mô phỏng quá trình lan truyền vật chất ô nhiễm dưới tác động của

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

……………………

Phan Thành Bắc

MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN VẬT CHẤT Ô

NHIỄM DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐỘNG LỰC

TẠI VỊNH CAM RANH BẰNG MÔ HÌNH SỐ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2012

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

....................................

Phan Thành Bắc

MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH LAN TRUYỀN VẬT CHẤT Ô

NHIỄM DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA CÁC YẾU TỐ ĐỘNG LỰC

TẠI VỊNH CAM RANH BẰNG MÔ HÌNH SỐ

Chuyên ngành: Hải dương học

Mã số: 60.44.97

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Nguyễn Minh Huấn

Hà Nội - 2012

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin dành những lời đầu tiên bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới các

thầy, cô giáo trong khoa Khí tượng, Thủy văn - Hải dương học (trường Đại học

Khoa học tự nhiên Hà Nội) và các nhà khoa học tại viện Hải dương học đã tận tình

giúp đỡ, truyền thụ, trao đổi kiến thức chuyên môn cùng tác giả trong thời gian qua.

Luận văn này được hoàn thành ngoài sự nỗ lực làm việc của bản thân còn có công

rất lớn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Minh Huấn, người đã không ngừng đôn đốc,

động viên và truyền thụ kiến thức. Tác giả xin được gửi lời biết ơn chân thành và

sâu sắc nhất đến thầy.

Tác giả cũng xin được gửi lời cảm ơn tới ThS. Nguyễn Chí Công và tất cả

các cán bộ nghiên cứu phòng Vật Lý Biển nói riêng, Viện Hải Dương học – nơi tác

giả đang công tác nói chung, đã giúp đỡ nhiệt tình về các nguồn số liệu sử dụng.

Bên cạnh đó, tác giả xin gửi lời cảm ơn đến dự án “Nghiên cứu khả năng tự làm

sạch, đề xuất các giải pháp nhằm bảo vệ và cải thiện chất lượng môi trường đầm

Thủy Triều - vịnh Cam Ranh” do PGS.TS. Bùi Hồng Long và ThS. Nguyễn Hữu

Huân đồng chủ nhiệm, đã cho phép sử dụng nguồn số liệu phục vụ cho luận văn

Suốt quá trình học tập và nghiên cứu luận văn, tác giả đã được sự giúp đỡ từ

dự án chống biến đổi khí hậu CLIMEEViet, hợp tác nghiên cứu giữa Viện Hải

Dương học với chính phủ Đan Mạch, mà đứng đầu là PGS.TS Nguyễn Ngọc Lâm.

Tác giả xin trân trọng cảm ơn dự án đã tài trợ về mặt kinh phí, thiết bị hỗ trợ nghiên

cứu và nguồn số liệu tham khảo vô cùng quí giá.

Qua đây, tác giả cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ thân tình của bạn bè,

thân hữu trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Khoa học tự

nhiên.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

CHƯƠNG 1. MÔ HÌNH SỐ TRỊ ............................................................................ 4

1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ..................................................... 4

1.1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới............................................ 4

1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước ............................................. 6

1.2 MIKE 21 HD ..................................................................................................... 8

1.2.1 Cơ sở toán học ........................................................................................... 8

1.2.2 Phương pháp số ....................................................................................... 12

1.3 MÔĐUN ECOLAB ......................................................................................... 16

1.3.1 Cơ sở lý thuyết .......................................................................................... 16

1.3.2 Ôxy hòa tan (DO) và nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) ................................. 17

1.3.3 Các hợp phần của Nitơ ............................................................................ 21

1.3.4 Hợp phần của Photpho ............................................................................ 23

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU .......................................... 24

2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ................................................... 24

2.1.1 Vị trí địa lí ................................................................................................ 24

2.1.2 Đặc điểm gió ............................................................................................ 25

2.1.3 Đặc điểm thủy, hải văn ............................................................................ 26

2.1.4 Đặc điểm nhiệt - muối .............................................................................. 27

2.1.5 Đặc điểm dòng chảy ................................................................................. 28

2.1.6 Đặc điểm thủy triều và dao động mực nước ............................................ 29

2.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI .................................................................... 29

2.3 HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG VỊNH CAM RANH...................................... 31

2.3.1 Các nguồn thải ......................................................................................... 31

2.3.2 Chất lượng nước vịnh Cam Ranh ............................................................ 32

CHƯƠNG 3. ÁP DỤNG MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ ........................................... 32

3.1 THIẾT LẬP CÁC THÔNG TIN ĐẦU VÀO CHO MÔ HÌNH ....................... 32

3.1.1 Thu thập số liệu ........................................................................................ 32

3.1.2 Địa hình đáy ............................................................................................. 36

3.1.3 Thiết lập lưới tính ..................................................................................... 36

3.1.4 Điều kiện biên và điều kiện ban đầu ........................................................ 38

3.2 HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH ................................................................................ 41

3.3 MỘT SỐ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN ................................................................. 44

3.3.1 Kết quả tính toán cho mùa khô ................................................................ 44

3.3.2 Kết quả tính toán cho mùa mưa ............................................................... 73

3.4 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA CÁC YẾU TỐ Ô NHIỄM .......................... 105

KẾT LUẬN ......................................................................................................... 123

KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 124

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 125

1

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, khu vực đầm thuy triều đang đứng trước nguy

cơ ô nhiễm nguồn nước. Đầm Thủy Triều nằm trong vịnh Cam Ranh, thuộc địa

bàn huyện Cam Lâm và thành phố Cam Ranh, tỉnh Khánh Hòa. Nơi đây phong phú

và đa dạng về số lượng cũng như trữ lượng thủy sản. Trong tương lai, đầm Thủy

Triều còn là mắt xích quan trọng trong việc phát triển du lịch của tỉnh Khánh Hòa

khi vịnh Cam Ranh đã được tỉnh này quy hoạch thành trung tâm du lịch biển tầm cỡ

quốc gia và quốc tế đến năm 2025.

Theo nhận định của người dân nơi đây, trong vòng gần chục năm nay, tôm,

cá và các loại nghêu, ốc... trên đầm thường chết hàng loạt, thậm chí “sống dai” như

loài sá sùng biển (gọi là trùn biển) cũng phải chết trắng đầy đầm, môi trường trong

đầm ngày trở nên ngột ngạt, đục ngàu, nước trong đầm có mùi hôi thối nồng nặc

theo thời gian... đã làm cho hệ sinh thái đầm bị biến dạng, nguồn lợi thủy sản cứ thế

không còn nữa. Do vậy, việc đánh khai thác các nguồn lợi trên đầm đã không còn

hiệu quả, đời sống nhân dân lại khốn khó.

Một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm đầm là nhà máy đường Cam

Ranh. Trong quá trinh vận hành nhà máy, khối nước thải từ nhà máy sau khi được

xử lí se đổ ra đầm qua các cống xả thải. Các kết quả từ phân tích các mẫu nước tại

vị trí cống xả thải và khu vực xung quanh nhà máy đã ghi nhận được sự vượt

ngưỡng của các thông số môi trường xung quanh khu vực này.

Khi khối nước thải được xả ra đầm, quá trinh thuy động lực (dòng chảy, gió,

quá trinh xáo trộn,…) làm khuếch tán các chất đồng thời mang khối nước thải này

lên phía bắc hay xuống phía nam theo dòng chảy khi triều lên và triều xuống. Vi

vậy, các quá trinh động lực ở khu vực này đóng vai trò quan trọng trong việc phân

bố, truyền tải, pha loãng, và làm sạch vùng đầm thuy triều.

Một trong nhưng cách tiếp cận để nghiên cứu sự ảnh hưởng của khối nước

thải từ nhà máy đường là sử dụng các mô hinh tính toán để có thể tính toán và mô

phỏng các quá trinh vật ly (dòng chảy) và các mô hinh sinh hoá diễn ra trong khu

2

vực đầm có sự tác động của khối nước thải. Các kết quả tính toán từ mô hinh kết

hợp với số liệu khảo sát có thể mô phỏng một cách liên tục về các quá trinh động

lực và quá trinh truyền tải vật chất cũng như mô phỏng các kịch bản khác nhau

trong những điều kiện động lực khác nhau và điều kiện xả thải khác nhau. Việc mô

phỏng các kịch bản ô nhiễm khác nhau giúp các nhà quản ly phản ứng linh hoạt

hơn, hiệu quả hơn và cũng ít tốn kem hơn. Từ đó đưa ra được những kế hoạch,

chiến lược để quy hoạch, khai thác một cách hiệu quả tài nguyên khu vực đầm cũng

như việc kiểm soát và điều tiết các nguồn thải hợp ly hơn.

Nhận thức được mức độ cấp thiết của vấn đề môi trường vịnh Cam Ranh,

học viên lựa chọn hướng nghiên cứu với đề tài: “Mô phỏng quá trình lan truyền

vật chất ô nhiễm dưới tác động của các yếu tố động lực tại vịnh Cam Ranh bằng

mô hình số” để có thể mô phỏng một số vật chất có khả năng ảnh hưởng đến chất

lượng môi trường. Có nhiều ky thuật đánh giá mức độ ô nhiễm nước dựa vào giá trị

của các thông số chọn lọc. Các ky thuật này sử dụng các chỉ số để thực hiện mức độ

ô nhiễm. Trong đó có thể nêu một số chỉ số đang được công nhận như: Chỉ số ô

nhiễm dinh dưỡng (NPI) dựa vào các thông số NH4+, NO3

-, NO2-, tổng P, pH,

chlorophyll, độ dẫn điện và độ đục. Chỉ số ô nhiễm hữu cơ (OPI) dựa vào các thông

số BOD, COD, nhiệt độ và DO. Với nguồn số liệu có được từ một số đề tài được

thực hiện tại Viện Hải dương học như đề tài cấp Cơ sở phòng Vật lý biển, phòng

Thủy địa hóa, đề tài cấp Viện Khoa học và Công nghệ, Các Dự án hợp tác quốc tế,

tác giả sử dụng gói phần mềm MIKE 21 HD, ECO Lab để mô phỏng quá trình lan

truyền một số vật chất có thể gây ô nhiễm từ các nguồn thải của khu công nghiệp,

nuôi trồng thủy sản và khu dân cư trong 2 mùa: mùa mưa và mùa khô. Trong khuôn

khổ của luận văn, mục tiêu của học viên là có thể tính toán, mô phỏng, đưa ra được

bức tranh về quá trinh động lực và quá trình truyền tải các vật chất gồm BOD, DO,

NO3-, PO4

+, NH3+. Một kịch bản mô phỏng sự lan truyền các vật chất ô nhiễm với

giả thiết có sự gia tăng cực đại nồng độ các chất gây ô nhiễm từ số liệu thực đo tại

cống xả thải và công suất tính tại thời điểm khảo sát từ các nguồn thải của khu công

nghiệp, nuôi trồng thủy sản và khu dân cư để có thể đánh giá mức độ lan truyền và

ảnh hưởng của các vật chất này tới chất lượng nước các bãi tắm khu vực Cam Ranh.

3

Các kết quả nghiên cứu trong luận văn góp phần bổ sung thêm các thông

tin khoa học về những nghiên cứu, đánh giá vai trò và sự tác động của các từ các

nguồn thải của khu công nghiệp, nuôi trồng thủy sản và khu dân cư tác động ngược

lại đối với các khu vực nuôi trồng thủy sản, du lịch sinh thái và các bãi tắm.

4

CHƯƠNG 1. MÔ HÌNH SỐ TRỊ

1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

1.1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu trên thế giới

Sử dụng các mô hình số để tính toán, mô phỏng, đánh giá chất lượng môi

trường nước khu vực gần bờ, khu bãi tắm, khu nuôi trồng thủy sản đã được thực

hiện rất phổ biến trên thế giới. Tùy thuộc vào đối tượng và mục đích nghiên cứu,

việc áp dụng các loại mô hinh tính toán cũng khác nhau. Có thể liệt kê một số mô

hinh thường được áp dụng để đánh giá chất lượng nước trên thế giới.

Mô hình WASP7 (Water Quality Analysis Simulation Program 7) là mô

hinh được xây dựng dựa trên mô hinh trước đó (WASP – được xây dựng bởi Di

Toro, 1983; Connolly vaf Winfield, 1984; Ambrose, R.B, 1988). Mô hinh này được

sử dụng để mô tả và dự báo chất lượng nước giúp các nhà quản ly đưa ra những

quyết định, giải pháp đối phó với các hiện tượng ô nhiễm do tự nhiên và con người.

Mô hinh này cho phep người sử dụng áp dụng trong không gian 1D nhưng cũng có

thể mô phỏng tựa 2D và 3D bằng cách chia hộp với đa dạng thành phần chất ô

nhiễm. Mô hinh WASP cũng có thể liên kết với các mô hình thủy động lực và vận

chuyển trầm tích để thu được trường dòng chảy, nhiệt độ, độ muối và các thông

lượng trầm tích. Mô hinh WASP đã được sử dụng để mô phỏng quá trình yếm khí

trong vịnh Tampa; Cung ứng Photpho cho hồ Okeechobee; Quá trình yếm khí tại

cửa sông Neuse River; Ô nhiễm vật chất hữu cơ dễ phân hủy tại cửa sông Delaware,

ô nhiễm kim loại nặng tại sông Deep, bắc Carolina.

Mô hình AQUATOX là mô hình mô phỏng hệ sinh thái thủy sinh. Mô

hình có thể dự báo quá trình suy tàn do nhiều loại chất gây nhiễm môi trường như

dinh dưỡng, hóa học hữu cơ, và ảnh hưởng của chúng lên các hệ sinh thái, bao gồm

các loài cá, động vật không xương sống và các loài thực vật thủy sinh. AQUATOX

là công cụ hữu hiệu cho các nhà môi trường học, sinh học, những nhà mô hình hóa

chất lượng nước và bất kỳ ai cần quan tâm tới việc đánh giá rủi ro và suy giảm các

hệ sinh thái thủy sinh.

5

Mô hình QUAL2K (hay Q2K) (River and Stream Water Quality Model)

được nâng cấp từ mô hinh trước đó là QUAL2E (hay Q2E (Brown và Barnwell

1987)). Đây là mô hinh mô phỏng chất lượng nước suối và sông một chiều có sự

tham gia của quá trình xáo trộn rối và bên. Một đặc điểm linh hoạt của mô hình này

là có thể chạy được trong môi trường Visual basic hoặc trong môi trường Excel. Mô

hình có những đặc điểm sau: có thể tính toán trên từng phân đoạn của sông và các

nhánh sông. Mô hinh tính toán chu trinh Nitơ. Thông qua các chu trinh chuyển hóa

nitơ để biểu diễn các hợp chất cacbon (loại ôxy hóa nhanh và chậm), các loại

cacbon hữu cơ không sống (các phân tử cacbon, nitơ, phôtpho trong các hợp chất

hóa học). Các quá trình thiếu hụt ôxy gần tới giá trị không do các quá trình ôxy hóa,

trong đó quá trinh khử nitơ như là bước tương tác đầu tiên. Tính toán thông lượng

trao đổi ôxy hòa tan và các dinh dưỡng giữa trầm tích và nước.

DELFT 3D của Viện nghiên cứu thuy lực Hà Lan cho phép kết hợp giữa

mô hình thuy lực 3 chiều với mô hình chất lượng nước. Ưu điểm của mô hình này là

việc kết hợp giữa các module tính toán phức tạp để đưa ra những kết quả tính mô

phỏng cho nhiều chất và nhiều quá trình tham gia.

SMS của Trung tâm nghiên cứu và phát triển ky thuật của quân đội My

xây dựng cho phép kết hợp giữa mô hình thuy lực 1, 2 chiều với mô hình chất lượng

nước, trong đó module RMA4 là mô hinh số trị vận chuyển các yếu tố chất lượng

nước phân bố đồng nhất theo độ sâu. Nó có thể tính toán sự tập trung của 6 thành

phần bảo toàn hoặc không bảo toàn được tính toán theo lưới 1 chiều hoặc 2 chiều.

ECOHAM (phiên bản 1 và 2) là mô hình số 3D kết hợp giữa module thủy

lực với module sinh thái được phát triển bởi nhóm nghiên cứu của Trường đại học

Hamburg (Đức). Mô hình chủ yếu tính toán dựa trên chu trình của các hợp phần của

Nitơ và Photpho trong đó có tính đến cả thực vật và động vật phù du trong nước

biển.

ECOSMO (ECOSystem MOdel) là mô hình cặp ba chiều thủy động lực –

băng biển – sinh địa hóa. Mô hinh được phát triển dựa trên mô hình thủy động lực

HAMSOM (HAMburg shelf Ocean Model) đã được liên kết mô đun động lực -

nhiệt động lực biển - băng (Schrum và Backhaus, 1999) và môđun sinh học

6

(Schrum, 2006). Môđun sinh học NPZD dựa trên quá trình chuyển đổi giữa mức

đầu tiên và thứ hai trong chuỗi thức ăn và được điểu khiển bởi các thông lượng

Nitơ, Photpho và Silic. Điều quan trọng trong tính toán mô hình này là thống nhất

được giới hạn các chu trinh dinh dưỡng vĩ mô và động vật phù du như là mô hinh

chuẩn đoán biến đổi cho các tương tác phi tuyến trong hệ sinh thái của các mức thứ

nhất và thứ hai trong chuỗi thức ăn. Thêm vào đó, mô hinh còn tính toán sự biến đổi

các mảnh vụn và ôxy để có thể đánh giá được lượng còn lại và các quá trình ôxy

hóa. Các tính toán về sinh khối sơ cấp và thứ cấp. Mô hinh ECOSMO đã được áp

dụng một cách thành công trong việc mô tả khu vực có động lực dinh dưỡng yếu

khu vực Biển Bắc.

BASINS của EPA nhằm trợ giúp đánh giá kiểm tra hệ thống dữ liệu thông

tin môi trường, giúp các hệ thống phân tích môi trường và phân tích các phương án

quản lý. Một điểm nổi bật của BASINS là đã đưa vào cách tiếp cận mới dựa trên

nền tảng lưu vực sông, có kết hợp quản lý dữ liệu không gian thông qua hệ thông tin

địa lý GIS. BASINS có thể dùng cho các mục đích sau: Mô phỏng các điều kiện của

lưu vực và đánh giá hiện trạng chất lượng nước; Mô phỏng các tác động của việc

thay đổi sử dụng đất có tính đến cân bằng nước, mô phỏng các kịch bản nguồn ô

nhiễm điểm và diện, xây dựng và phát triển cách quản lý của cả lưu vực. Các nhóm

tham số của mô hình bao gồm: Các hợp chất dinh dưỡng của Nitơ và Photpho, DO,

BOD, thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật, bùn.

Bộ phần mềm MIKE do Viện Thuy lực Đan Mạch (DHI) phát triển và

được thương mại hoá. Một đặc điểm mạnh của MIKE rất dễ sử dụng với các giao

diện Windows, kết hợp chặt che với GIS (hệ thống thông tin địa lý). MIKE tích hợp

các module thuy lực (HD) và chất lượng nước (ECO Lab), bao gồm: thuy lực,

truyền tải - khuếch tán chất lượng nước. MIKE là một mô hình với nhiều tính năng

mạnh, khả năng ứng dụng rộng rãi cho nhiều dạng thuy vực khác nhau.

1.1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước

Ở nước ta, trong những năm gần đây, hướng nghiên cứu, xây dựng và sử

dụng mô hình trong nghiên cứu thủy động lực – môi trường đang rất được quan

tâm. Trong đó những nghiên cứu, điều tra, tính toán ô nhiễm môi trường các vũng

7

vịnh và khu vực ven biển - khu vực tập trung chủ yếu các hoạt động kinh tế của con

người đã, đang được tiến hành. Chương trinh hợp tác với Cơ quan hợp tác Quốc tế

Nhật Bản - JICA (1995 – 1998) của Viện Tài nguyên và Môi trường biển – Viện

Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã bước đầu sử dụng phương pháp tính dòng vật

chất bổ sung (Flux) và quy nguồn (Budget) chạy trên phần mềm chuyên dụng

CABARET of LOICZ (My) để đánh giá mức độ tích tụ và khuếch tán vật chất tại

một số điểm thuộc vịnh Hạ Long. Sau đó, phương pháp nghiên cứu này còn được sử

dụng tính toán mức độ dinh dưỡng của hệ đầm phá Tam Giang – Cầu Hai (Thừa

Thiên Huế). Tuy nhiên, phương pháp này chưa tính toán đến quá trình khuếch tán

vật chất trong không gian và chỉ giới hạn tại một số điểm nhất định.

Hoàng Dương Tùng (2004), trong phạm vi luận án tiến sĩ, đã sử dụng phần

mềm DELFT 3D - WAQ đánh giá khả năng chịu tải ô nhiễm của Hồ Tây với mục

đích xây dựng căn cứ khoa học trong việc xây dựng kế hoạch bảo vệ và phát triển

Hồ Tây. Nội dung đã xem xet đến khả năng biến động các yếu tố DO, BOD, COD,

NH4+, NO3

-, PO4- theo không gian 2 chiều và thời gian.

Trong khuôn khổ đề tài cấp Bộ Thủy sản, Trần Lưu Khanh và các cộng sự

cũng đã tiến hành nghiên cứu sức chịu tải và khả năng tự làm sạch tại khu vực nuôi

cá lồng bè ở Phất Cờ (Quảng Ninh) và Tùng Gấu (Hải Phòng) dựa trên quá trình

chuyển hóa các hợp chất dinh dưỡng, hữu cơ cũng như chế độ thủy động lực tại

thủy vực nghiên cứu.

Trong một số nghiên cứu thuộc chương trinh cấp Nhà nước và cấp Bộ, các

đề tài đã triển khai theo hướng: đánh giá nguồn thải (như ô nhiễm biển do sông tải

ra, thuộc đề tài KT.03.07 - 1996), đánh giá tổn thất môi trường do các hoạt động

kinh tế gây ra với vùng ven biển... Tuy nhiên, những nghiên cứu này chưa thể hiện

được mức độ chi tiết cao trong thủy vực nhỏ và số các biến môi trường còn hạn chế,

đồng thời còn mang tính chất vĩ mô cho khu vực nghiên cứu.

Tại khu vực vịnh Cam Ranh,tuy đã có một số công trình nghiên cứu về

môi trường của các đề tài cấp nhà nước và cấp tỉnh do GS-TS. Mai Trọng Nhuận

(2008), Phạm Văn Thơm (2005,2008) đã đánh giá sơ bộ về vịnh chính hoặc hiện

trạng tại khu vực khảo sát. Gần đây nhất việc nghiên cứu liên quan tới sự truyền tải

8

các vật chất từ các cửa sông, các quá trình tự làm sạch môi trường do PGS-TS. Bùi

Hồng Long, ThS. Nguyễn Hữu Huân (2011) đã sử dụng phương pháp mô hinh hóa

quá trình sinh học để nghiên cứu quá trình tự làm sạch của môi trường biển khu vực

vịnh Cam Ranh với nguồn thải là các nhà máy và các khu công nghiệp. Đề tài sử

dụng mô hình ECOSMO để tính toán, mô phỏng quá trình lan truyền một số thành

phần vật chất gây ô nhiễm, các quá trình sinh hóa từ đó có những đánh giá về quá

trình tự làm sạch vịnh. Bên cạnh đó còn có các công trình nghiên cứu về môi trường

khu vực này nhưng thường tập trung phân tích hiện trạng môi trường và chưa có

nhiều kết quả nghiên cứu dựa trên các mô hình số trị để có thể mô phỏng quá trình

lan truyền các vật chất gây ô nhiễm vịnh từ các cửa sông dựa trên mối liên hệ với

quá trinh động lực. Ngoài ra, do các yếu tố bảo đảm về bí mật của căn cứ quân sự

Cam Ranh nên trước 2008 chưa có đề tài nào nghiên cứu qui mô toàn vịnh Cam

Ranh. Phần lớn các nghiên cứu đều tập trung đánh giá phần phía nam vịnh Cam

Ranh (là phần vịnh lớn) mà chưa đánh giá được phần đầm Thủy Triều ở phía bắc

vịnh Cam Ranh. “Theo quan điểm khoa học, khi nghiên cứu tài nguyên sinh vật, cụ

thể nghiên cứu các hệ sinh thái và nguồn lợi của vịnh Cam Ranh không nên và

không thể tách rời đầm Thủy Triều…” (GS.TS Mai Trọng Nhuận- 2008). Theo bản

đồ qui hoạch của tỉnh Khánh Hòa định hướng đến năm 2020 thi đầm Thủy Triều

ngày càng đóng vai trò quan trọng đến chất lượng môi trường nước toàn vịnh Cam

Ranh. Vì thế, tính toán lan truyền vật chất ô nhiễm vịnh Cam Ranh dựa trên công cụ

phần mềm MIKE là một hướng nghiên cứu mới mà học viên lựa chọn.

1.2 MIKE 21 HD

1.2.1 Cơ sở toán học

Mô hình MIKE 21 HD là gói công cụ trong bộ phần mềm DHI được xây

dựng bởi Viện Thủy Lực Hà Lan, đây là mô hinh tính toán dòng chảy hai chiều

trong một lớp chất lỏng đồng nhất theo phương thẳng đứng.

Các phương trình nước nông

Các phương trinh động lượng và liên tục tích phân trên toàn bộ cột nước h

= η+d trong các phương trinh nước nông được viết lại như sau:

9

(1.1)

(1.2)

(1.3)

trong đó t là thời gian; x, y là tọa độ Đề Các; η là mực nước bề mặt; d là độ sâu của

nước tĩnh; h = η + d là độ sâu nước tổng cộng; u, v là các thành phần vận tốc theo

phương x và y; f = 2Ωsinθ là tham số Coriolis (Ω là vận tốc góc của Trái đất, θ là vĩ

độ địa lý); tương ứng là các thành phần ứng suất theo phương

x và y tại mặt và tại đáy; g là gia tốc trọng trường; là mật độ nước; , , và

là các thành phần tenxơ ứng suất bức xạ; là nhớt rối theo phương thẳng

đứng; là áp suất khí quyển; là mật độ quy ước của nước; S là cường độ lưu

lượng cung cấp cho các điểm nguồn và ( ) là vận tốc tại đó nước được đổ ra

môi trường xung quanh.

Biến số có đường gạch ngang biểu thị giá trị trung binh theo độ sâu. Ví dụ,

và là các thành phần vận tốc trung binh theo độ sâu được xác định bởi:

10

(1.4)

Thành phần ứng suất bên Tij (i,j = x,y) bao gồm cả ma sát nhớt, ma sát rối và

chênh lệch binh lưu. Chúng được xác định bằng sử dụng công thức nhớt rối dựa trên

những biến đổi vận tốc trung binh theo độ sâu

(1.5)

Phương trình truyền tải nhiệt độ và độ muối

Các phương trinh truyền tải nhiệt - muối tích phân trên toàn bộ cột nước

được viết dưới dạng:

(1.6)

(1.7)

trong đó, và tương ứng là nhiệt độ và độ muối trung binh theo độ sâu, FT và Fs

tương ứng là các hệ số khuếch tán ngang nhiệt độ và độ muối, là nhóm nguồn

liên qua tới quá trinh trao đổi nhiệt với khí quyển.

Phương trình truyền tải cho đại lượng vô hướng (scalar quantity)

Các phương trinh truyền tải đại lượng vô hướng tích phân theo độ sâu có

dạng:

(1.8)

với là trung binh theo độ sâu của đại lượng vô hướng, FC là nhóm khuếch tán theo

phương ngang của đại lượng vô hướng, kp là tốc độ suy giảm tuyến tính của đại

lượng vô hướng, Cs là nộng độ của đại lượng vô hướng tại điểm nguồn.

Ứng suất đáy

Ứng suất đáy, được xác định từ định luật ma sát bậc hai

11

(1.9)

trong đó, cf là hệ số ma sát đáy và là tốc độ dòng chảy trên bề mặt

đáy. Vận tốc ma sát liên hệ với ứng suất đáy thông qua công thức:

(1.10)

Trong tính toán hai chiều là vận tốc trung binh theo độ sâu và hệ số ma

sát đáy có thể được xác định từ hệ số Chezy, C, hoặc hệ số Manning, M

(1.11)

(1.12)

Ứng suất mặt

Ứng suất bề mặt được xác định thông qua gió bề mặt. Ứng

suất mặt được tính toán dựa trên công thức thực nghiệm:

(1.13)

với là mật độ không khí, cd là hệ số cản gió, là tốc độ gió ở độ

cao 10m trên bề mặt biển. Vận tốc ma sát liên hệ với ứng suất bề mặt được cho bởi

công thức:

(1.14)

Hệ số cản cũng có thể là những giá trị không đổi hoặc phụ thuộc vào tốc

độ gió. Công thức bán thực nghiệm được đề xuất bởi Wu (1980, 1984) để xác định

giá trị của hệ số cản:

(1.15)

12

trong đó, ca, cb, wa và wb là các hệ số thực nghiệm và w10 là tốc độ gió tại độ cao

10m trên mực nước biển. Giá trị mặc định của các nhân tố thực nghiệm là

ca=1.255x10-3, cb=2.425x10-3, wa=7m/s và wb =25m/s. Các giá trị này cho kết quả

tương đối tốt khi áp dụng cho vùng biển khơi.

1.2.2 Phương pháp số

a. Rời rạc hóa miền không gian

Miền tính được rời rạc hóa bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Theo

phương pháp này, miền tính toán được chia nhỏ thành các phần tử liên tục không

chồng nhau. Trong không gian hai chiều, vùng tính toán có thể được rời rạc hóa

thành từng phần tử dạng đa giác, tứ giác hoặc tam giác.

Các phương trinh nước nông

Dạng tổng quát của hệ các phương trinh nước nông có thể được viết dưới

dạng:

(1.16)

với U là các biến bảo toàn, F là hàm vectơ thông lượng và S là vectơ của các nhóm

nguồn.

Trong tọa độ Đề-các, hệ các phương trinh nước nông được viết dưới dạng

(1.17)

trong đó, các chỉ số I và V tương ứng là các thông lượng không nhớt (đối lưu) và

thông lượng nhớt, và

’

,

(1.18)

13

,

Tích phân phương trinh 1.16 trên toàn bộ phần tử thứ i và sử dụng định lý

Gauss để viết lại tích phân thông lượng như dưới đây

(1.19)

trong đó, Ai là diện tích của phần tử thứ i, Ω là tích phân biến xác định trên Ai , Гi là

biên của phần tử thứ i và ds tích phân biến dọc theo biên. n là vectơ pháp tuyến đơn

vị hướng ra ngoài biên. Các tích phân được tính bằng phương pháp cầu phương đơn

điểm, điểm cầu phương là điểm trọng tâm của phần tử, và tích phân biên được tính

dựa trên phép cầu phương tâm điểm, khi đó phương trinh 1.19 được viết lại,

(1.20)

Ở đây Ui và Si tương ứng là các giá trị trung bình của U và S trên toàn bộ

phần tử thứ i và được đặt tại tâm của phần tử, NS là số cạnh của phần tử, nj vectơ

pháp tuyến ngoài đơn vị tại cạnh thứ j và Гj là chiều dài của giao diện thứ j.

Trong trường hợp 2D phép xấp xỉ Riemann được sử dụng để tính toán các

thông lượng đối lưu tại mặt phân cách của các phần tử. Sử dụng phép giải Roe để

ước lượng cho các biến phụ thuộc phía bên trái và bên phải của của giao diện. Độ

chính xác bậc hai theo không gian đạt được bằng cách sử dụng ky thuật tái cấu trúc

gradient tuyến tính. Các giá trị gradient trung binh được ước lượng thông qua phép

giải của Jawahar và Kamath, 2000.

14

Phương trình truyền tải

Các phương trinh truyền tải xuất hiện trong mô hình nhiệt – muối, mô hình

rối và mô hình truyền tải. Tất cả các phương trinh này đều có dạng chung. Trong

trường hợp 2D, các phương trinh truyền tải có dạng tổng quát như phương trinh

(1.16) trong đó

(

(1.21)

a. Tích phân theo thời gian

Các phương trinh dạng tổng quát được viết:

(

(1.22)

Trong mô phỏng 2D, có hai phương pháp giải cho tích phân theo thời gian

đối với hệ phương trinh nước nông và phương trinh truyền tải: Phương pháp bậc

thấp và phương pháp bậc cao. Phương pháp bậc thấp là phương pháp Euler hiện bậc

một

(1.23)

với là bước thời gian. Phương pháp bậc cao hơn là sử dụng phương pháp Runge

Kutta bậc hai có dạng

(1.24)

b. Các điều kiện biên

Biên kín

Dọc theo các biên kín (biên đất liền), thông lượng trao đổi qua các biên

này thường được áp đặt là giá trị 0 cho tất cả các biên. Đối với các phương trinh

động lượng điều này hướng đến điều kiện biên trượt hoàn toàn dọc theo biên đất.

15

Biên mở

Các điều kiện biên mở có thể được đưa vào theo các dạng là lưu lượng

hoặc dao động mực nước mặt cho các phương trinh thủy động lực. Với các phương

trình truyền tải, điều kiện biên có thể là các giá trị xác định hoặc giá trị gradient.

Điều kiện khô và ướt

Các giải pháp xử lý các vấn đề về biên di động (front khô và ướt) dựa trên

các nghiên cứu của Zhao và cộng sự (1994) và Sleigh và cộng sự (1998). Khi các

trường độ sâu nhỏ, vấn đề xảy ra là các phần tử được loại bỏ từ việc tính toán. Công

thức tính toán được xây dựng lại bởi sự giảm thông lượng động lượng tới giá trị

không và chỉ tính toán tới thông lượng khối lượng.

Độ sâu của mỗi phần tử biến đổi và các phần tử được sắp xếp thành các

loại khô, bán khô, ướt. Khi đó bề mặt các phần tử được kiểm tra để xác định các

điều kiện biên ướt.

Bề mặt của một phần tử được xác định là ngập nếu thỏa mãn hai tiêu

chuẩn: thứ nhất, độ sâu nước tại một cạnh của bề mặt phải nhỏ hơn độ sâu tới hạn

khô hdry, và độ sâu nước ở cạnh khác của bề mặt lớn hơn độ sâu độ sâu tới hạn ngập

hflood. Thứ hai, độ sâu tổng cộng của nước tĩnh tại cạnh có độ sâu nhỏ hơn hdry và

mực nước bề mặt tại cạnh khác đều phải lớn hơn giá trị 0.

Một phần tử được gọi là khô nếu độ sâu nước nhỏ hơn độ sâu giới hạn khô

hdry, và không một cạnh nào bị ngập. Phần tử này bị loại ra khỏi miền tính toán.

Một phần tử xem như là ngập một phần nếu nếu độ sâu nước lớn hơn hdry

và nhỏ hơn độ sâu giới hạn ướt, hoặc khi độ sâu nhỏ hơn hdry và một trong số các

cạnh khác là biên ngập nước. Trong trường hợp này thông lượng động lượng bằng

không và chỉ có thông lượng khối lượng được tính.

Một phần tử được gọi là ướt nếu độ sâu nước lớn hơn hwet. Trong trường

hợp này cả hai thành phần thông lượng khối lượng và thông lượng động lượng được

tính.

Độ sâu ướt hwet phải lớn hơn độ sâu khô giới hạn hdry và độ sâu giới hạn

ngập hflood, được xác định theo điều kiện hdry < hflood < hwet.

16

1.3 MÔĐUN ECOLAB

1.3.1 Cơ sở lý thuyết

Động lực học của binh lưu các biến trạng thái trong ECO Lab có thể được

mô tả bằng các phương trinh truyền tải của vật chất không bảo toàn, có dạng:

(1.25)

trong đó:

c: Nồng độ của biến trạng thái ECO Lab

u, v: Các thành phần vận tốc dòng chảy

Dx, Dy: Các hệ số khuếch tán theo phương x và y

Sc: Nguồn sinh và nguồn mất

Pc: Các quá trình trong ECO Lab

Phương trinh truyền tải có thể được viết lại:

(1.26)

trong đó, nhóm ADc đại diện cho tốc độ thay đổi nồng độ gây ra bởi quá trình bình

lưu và khuếch tán (bao gồm các nguồn sinh và mất).

Khi tính toán các biến đổi nồng độ cho bước tiếp theo, một phương trinh

ECO Lab số được thay thế cho các phương trinh truyền tải tích phân theo thời gian.

Một phương pháp xấp xỉ khác được sử dụng trong ECO Lab là xem thành phần bình

lưu – đối lưu ADc không thay đổi trong một bước thời gian. Việc giải cả hai thành

phần trong phương trinh sai phân thường của ECO Lab là tổng hợp của tốc độ thay

đổi gây ra do chính các quá trình nội tại và các quá trinh binh lưu - khuếch tán.

(1.27)

Thành phần binh lưu - khuếch tán được xấp xỉ bằng công thức

17

(1.28)

trong đó, nồng độ tức thời c* được cho bởi quá trình truyền tải biến trạng thái trong

ECO Lab khi vật chất được bảo toàn trong suốt chu kỳ sử dụng môđun AD.

Một lợi thế chính của phương pháp này là liên kết được phương pháp giải

hiện và các vấn đề phi tuyến từ các nguồn ECO Lab phức tạp, vì vậy ECO Lab và

thành phần binh lưu - khuếch tán có thể được giải một cách riêng lẻ.

Phương pháp giải số được sử dụng trong mô hinh ECO Lab là phương

pháp Euler, Runge Kutta 4, Runge Kutta 5.

1.3.2 Ôxy hòa tan (DO) và nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD)

a. Ôxy hòa tan (DO)

DO là lượng ôxy hoà tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh

vật nước (cá, lưỡng thê, thuy sinh, côn trùng v.v...) thường được tạo ra do sự hoà

tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo,... Nồng độ ôxy tự do trong nước phụ

thuộc vào nhiệt độ, sự phân huy hoá chất, sự quang hợp của tảo và v.v... Khi nồng

độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết. Do vậy, DO là một

chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thuy vực.

Quá trình cân bằng ôxy được xem xét theo các mức độ phức tạp khác nhau

của cân bằng tùy thuộc vào mục đích của người sử dụng. Có 4 mức độ khác nhau

mô tả cân bằng khối DO, trong phạm vi nghiên cứu của luận văn, chỉ tập trung vào

mức cân bằng bậc 3. Mức cân bằng này giả thiết rằng sự biến đổi của nồng độ ôxy

là tổng hợp của các quá tương tác nước - khí quyển (mặt phân cách), quá trinh đạm

hóa, nhu cầu ôxy sinh hóa, quá trình quang hợp, quá trình hô hấp, nhu cầu ôxy trầm

tích (chỉ ở đáy). Các quá trinh đó được mô tả bằng phương trinh cân bằng sau:

18

(1.29)

trong đó:

Quá trình trao đổi ôxy giữa ôxy hòa tan trong nước và khí quyển

(g/m3/ngày). Quá trinh này có tính đến mức bão hòa ôxy trong nước Cs phụ thuộc

vào nhiệt độ và độ mặn.

(1.29a)

Giá trị Cs được tính thông qua biểu thức thực nghiệm sau:

Tốc độ tương tác K2 (1/s) phụ thuộc vào tốc độ gió Wv, tốc độ dòng chảy

V và độ sâu nước:

Quá trình Nitrat hóa (g/m3/ngày), Y1: hệ số bổ sung cho ôxy. Đây là một

quá trình khác ảnh hưởng tới cân bằng ôxy khi ôxy được sử dụng trong quá trình

Nitrat hóa từ amoniac sang nitrite.

(1.29b)

Quá trình phân hủy BOD (g/m3/ngày). Sự phân hủy các vật chất hữu cơ là

một nguyên nhân khác làm suy giảm ôxy. Quá trình này phụ thuộc vào các yếu tố

nhiệt độ, nồng độ ôxy và nộng độ vật chất hữu cơ.

19

(1.29c)

Quá trình quang hợp (g O2/m2/ngày). Các sản phẩm ôxy từ quá trình

quang hợp được mô tả thông qua mối liên hệ giữa giá trị năng suất cực đại vào giữa

trưa và biến đổi theo thời gian trong ngày.

(

(1.29d)

Quá trình hô hấp của sinh vật (g O2/m2/ngày). Sự suy giảm nồng độ ôxy

bởi quá trình hô hấp của sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng thông qua biểu thức phụ

thuộc nhiệt độ.

(1.29e)

Nhu cầu ôxy cho phân hủy vật chất hữu cơ tại đáy (chỉ phụ thuộc vào hàm

lượng ôxy và nhiệt độ (g/m3/ngày). Lưu y rằng các vật chất hữu cơ trầm tích trong

quá trinh này không tính đến thành phần trầm tích có nguồn gốc từ các nguồn ô

nhiễm. Giá trị này chỉ phụ thuộc vào nồng độ ôxy và nhiệt độ.

(1.29f)

a. Nhu cầu ôxy sinh hoá (BOD)

BOD (Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá) là lượng oxy

cần thiết để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu. Trong môi trường nước, khi quá trình

oxy hoá sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hoà tan, vì vậy xác định

tổng lượng oxy hoà tan cần thiết cho quá trình phân huy sinh học là phep đo quan

trọng đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước. BOD có y nghĩa

biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân huy bằng các vi sinh

vật.

Dạng cân bằng của nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD) được mô tả bằng phương

trình:

20

(1.30

)

Giải thích các từ ngữ:

S

T

Wv

H

V

HS_nitr

Y1

Photosynthes

Pmax

τ

α

tup, tdown

respiration

R1

θ1

R2

θ2

F1(H)

k

Độ muối (ppt)

Nhiệt độ (0C)

Tốc độ gió (m/s)

Độ sâu nước (m)

Vận tốc dòng chảy trung binh theo độ sâu (m/s)

Nồng độ bán bão hòa Nitrat hóa (mg O2/l)

Nhân tố bổ sung cho ôxy

Sản phẩm quang hợp thực tế (g O2/m2/ngày)

Sản phẩm quang hợp cực đại vào buổi trưa (g O2/m2/ngày)

Thời điểm trong ngày

Thời gian ngày thực tế

Thời điểm mặt trời mọc, mặt trời lặn

Tốc độ hô hấp thực tế của thực vật và vi khuẩn (g O2/m2/ngày)

Tốc độ hô hấp của thực vật ở 20oC (g O2/m2/ngày)

Hệ số nhiệt độ trong quang hợp

Tốc độ hô hấp của động vật và vi khuẩn (dị dưỡng) (g O2/m2/ngày)

Hệ số nhiệt độ trong hô hấp dị dưỡng

Hàm hấp thụ ánh sáng

Hệ số hấp thụ ánh sáng (1/m)

21

BOD

K3

θ3

DO

HS_BOD

HS_SOD

Nồng độ BOD thực tế (mg O2/l)

Hằng số phân rã của vật chất hữu cơ tại 20oC (1/ngày)

Hệ số bổ sung nhiệt độ

Nồng độ ôxy thực tế (mg O2/l)

Nồng độ ôxy bán bão hòa trong BOD (mg O2/l)

Nồng độ ôxy bán bão hòa trong SOD (mg O2/l)

1.3.3 Các hợp phần của Nitơ

a. Hợp phần Amôni (NH3-)

Dạng cân bằng của thành phần Amoni được thể hiện thông qua phương

trình sau:

(1.31)

Thành phần amonium thu được từ quá trình phân hủy các chất hữu cơ.

Quá trinh này được mô tả bằng công thức

(1.31a)

Quá trình Nitrat hóa chuyển từ ammonium sang dạng nitrat. Phương trinh

biểu diễn quá trình này có dạng:

(1.31b)

Quá trình hấp thụ ammonium bởi thực vật. Công thức biễu diễn phương

trình này có dạng

(1.31c)

Lượng ammoniac hấp thụ bởi vi khuân. Quá trinh này được mô tả bằng

công thức sau:

22

(1.31d)

Quá trình hô hấp của sinh vật dị dưỡng, được mô tả bằng biểu thức:

(1.31e)

Giải thích các ký hiệu:

UNp

UNb

HS_NH3-

Ammoni hấp thụ bởi thực vật (mg N/mg O2)

Ammoni hấp thụ bởi vi khuẩn (mg N/mg BOD)

Nồng độ bán bão hòa của N được hấp thụ bởi vi khuẩn (mg N/l)

b. Hợp phần Nitrite (NO2-)

Dạng cân bằng của hợp phần nitrite được mô tả bằng phương trinh:

(1.32)

Quá trình chuyển đổi từ ammonia sang nitrite, được mô tả thông qua biểu

thức:

(1.32a)

Quá trình biến đổi thành phần nitrite sang nitrate, và quá trinh này được

biểu diễn bằng công thức toán học:

(1.32b)

Giải thích ký hiệu

NH3-

K4

θ4

HS_nitr

NO2-

Nồng độ của ammonia (mg/l)

Tốc độ ôxy hóa tại 20oC (1/ngày)

Hệ số nhiệt độ cho quá trình ôxy hóa

Nồng độ bán bão hòa quá trình Nitrat hóa (mg O2/l)

Nồng độ của nitrite (mg/l)

23

K5

θ5

Tốc độ riêng chuyển đổi của nitrite sang nitrate ở 20oC (1/ngày)

Hệ số nhiệt độ chuyển đổi từ nitrite sang nitrate

c. Hợp phần Nitrate (NO3-)

Các nhân tố ảnh hưởng tới quá trình cân bằng khối nitrite được cho bởi

phương trinh

(1.33

)

Quá trình chuyển đổi từ nitrite sang nitrate. Quá trinh này được mô tả

thông qua biểu thức:

(1.33a)

Quá trình khử nitơ, được biểu diễn bằng công thức:

(1.33b)

trong đó:

K6 là tốc độ khử nitơ (1/ngày)

θ6 là hệ số nhiệt ẩn

1.3.4 Hợp phần của Photpho

BOD chứa đựng photpho. Khi BOD bị phân hủy lượng photpho này se

được giải phóng dưới dạng của muối photphat. Để xác định sự phấp thụ của các

muối photpho trong các sản phẩm của tảo, phương trinh chủ đạo về chuyển đổi gốc

muối có dạng

(1.34)

Lượng photpho từ quá trình phân hủy các vụn hữu cơ. Công thức mô tả có

dạng:

24

(1.34a)

Lượng photpho bị hấp thụ bởi thực vật được thể hiện qua công thức:

(1.34b)

Lượng photpho bị hấp thụ bởi vi khuân thông qua công thức sau:

(1.34c)

Quá trình hô hấp dị dưỡng được biểu diễn qua công thức

(1.34d)

Giải thích các ký hiệu

UPp

UPb

F(N,P)

HS_PO4-

Lượng photpho hấp thụ bởi các loại thực vật (mg P/mg O2)

Lượng photpho hấp thụ bởi vi khuẩn (mg P/mg BOD)

Giới hạn dinh dưỡng trong quá trình quang hợp

Nồng độ bán bão hòa của photpho bị hấp thụ bởi vi khuẩn (mg P/l)

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VÙNG NGHIÊN CỨU

2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

2.1.1 Vị trí địa lí

Vịnh Cam Ranh nằm phía nam thành phố Nha Trang, phía đông thành phố

Cam Ranh, thuộc tỉnh Khánh Hòa, giới hạn bởi các kinh độ 109o07,171’ và

109o12,967’ Đông, các vĩ độ 12o 49.227’ và 12o07.011’ Bắc là một vực nước tương

đối kín và thường được phân biệt thành 2 thành phần:

- Đầm Thủy Triều kéo dài từ phía nam núi Cù Hin đến My Ca, phần này

dài khoảng 16km và có chiều ngang hẹp, chỗ hẹp nhất chỉ đạt khoảng 250m.

25

- Phần trong của vịnh Cam Ranh có chiều dài hơn 19km, chiều ngang chỗ

rộng nhất khoảng 7km, thong với phần ngoài qua eo Sộp rộng 1,4km.

Bao chung quanh khu vực vịnh Cam Ranh có 11 xã/phường thuộc thành

phố Cam Ranh (các phường Cam Phúc Bắc, Cam Phúc Nam, Cam Phú, Cam

Thuận, Cam Linh, Cam Lợi, Ba Ngòi, các xã Cam Nghĩa, Cam Thịnh Đông, Cam

Bình, Cam Lập) và 5 xã thuộc huyện Cam Lâm (xã Cam Hòa, Cam Hải Đông, Cam

Hải Tây, Cam Đức và Cam Thành Bắc)

Phân bố tập trung dọc bờ tây của vực nước là các khu dân cư, các cơ sở

công nghiệp (nhà máy đường, nhà máy đóng tàu, nhà máy chế biến thủy sản,…) các

cảng hàng hóa (công suất khoảng 400 lượt tàu/năm) và cảng cá Ba Ngòi. Các sự cố

về môi trường thỉnh thoảng xảy ra ở các khu vực lân cận điểm xả thải của nhà máy

đường , các ao nuôi thủy sản cũng phát triển chủ yếu theo ven bờ tây và nam.

2.1.2 Đặc điểm gió

Hoạt động của gió theo hai hướng chủ yếu trong năm: hướng đông nam và

tây nam (thịnh hành trong mùa khô), bắc và đông bắc (thịnh hành trong mùa mưa)

tốc độ gió trung bình từ 3,6 đến 5,1 m/s. Gió khô nóng tập trung vào một số ngày

trong tháng 8 với tính chất làm tăng nhiệt độ, giảm độ ẩm trong không khí. Do dặc

điểm địa hình chi phối nên làm thay đổi cả tốc độ và hướng gió ở Cam Ranh so với

các vùng khác trong vùng biển Khánh Hòa. Ở Nha Trang, tần suất gió hướng đông

vượt quá 30% trong hầu hết các tháng mùa hạ, ở Cam Ranh vào thời kỳ này tần suất

gió tây nam lại lấn át so với gió đông nam.

Ngoài ra, vùng Cam Ranh còn chịu sự tác động tổng hợp của hai hệ thống

gió mùa và gió đất – biển đã tạo nên những đặc điểm khác biệt trong biến động

ngày đêm của gió trong khu vực. Vào mùa hè, gió thổi từ đất liền ra biển với tốc độ

tương đối nhỏ nhưng vào buổi tối, gió thổi từ biển vào bờ với tốc độ tương đối lớn.

Vào các buổi chiều, từ tháng XI đến tháng I, gió thổi chủ yếu từ hướng Bắc, từ

tháng II đến tháng III gió có hướng đông – đông bắc, từ tháng IV đến tháng V gió

lại có hướng đông – đông nam, từ tháng VI đến tháng VIII gió lại có hướng tây –

nam, từ tháng IX đến tháng XII gió chuyển dần từ tây nam sang đông nam và cuối

cùng ổn định ở hướng nam vào tháng XI đến hết tháng I năm sau.

26

2.1.3 Đặc điểm thủy, hải văn

a. Đặc điểm thủy văn

Hệ thống sông suối trong khu vực nghiên cứu không nhiều, bắt nguồn chủ

yếu từ vùng đồi núi kéo dài thành hình cánh cung từ phía bắc (núi Cù Hin) vòng qua

phía tây đến phía nam và đông nam (bán đảo Sộp). Một số lưu vực nằm trên địa

phận của các tỉnh lân cận. Các sông suối hầu hết đều mang đặc trưng của địa hình

khu vực miền trung là ngắn, dốc và nhỏ. Đáng chú y có các hệ thống sông sau đây:

- Sông Trường gồm 2 nhánh có chiều dài nguyên thủy là 11,4km và 17 km

đổ vào khu vực đỉnh đầm. Do việc xây đập thủy lợi Cam Ranh Thượng, chiều dài

thực tế hiện nay của các nhánh sông này còn lần lượt là 9,8km và 8km. hệ thống

sông này nhận nước từ một lưu vực rộng 109,2km2. Nước từ một phần lưu vực rộng

khoảng 62,3km được giữ lại bởi hồ thủy lợi Cam Ranh Thượng có diện tích

2.400.000 m2, dung tích 22 triệu m2. Ngoài việc cấp nước tưới, một phần nước qua

đập tràn được dẫn về Cam Đức dung trong cấp nước sinh hoạt. Phần sông phía đông

nhận được nước từ lưu vực rộng 46,9km2 trong đó 31,8km2 là sườn phía nam núi

Cù Hin, vùng còn lại là đồng bằng cát.

- Sông Cạn (còn được gọi là suối Nước Ngọt) có chiều dài 20km, đổ vào

phần phía bắc vịnh Cam Ranh. Sông này chỉ có nước vào mùa mưa, lượng nước

không lớn.

- Sông Trà Dục, còn được gọi là sông Tà Rục, có chiều dài 22km và Suối

Hành (dài 19km) đổ vào phía tây nam vịnh ở khu vực gần cảng Ba Ngòi; lưu vực

của 2 sông này rộng 186km2. Phía trên đã xây dựng đập Tà Rục để ngăn nước từ

phần lưu vực rộng 63,3km2 phía tây sông Tà Dục. Dung tích thiết kế của hồ này là

22,65 triệu m3. Ở thượng nguồn Suối Hành cũng có đập Suối Hành đã đi vào sử

dụng từ nhiều năm nay. Dung tích của hồ là 8 triệu km3.

- Đổ vào vịnh Cam ranh ở khu vực Cam Thịnh Đông là 2 sông nhỏ có

chiều dài lần lượt là 6 và 7km có diện tích lưu vực 25 km2. Tại khu vực Cam Lập có

sông Cạn dài 10km được cung cấp nước từ lưu vực rộng 63,3km2 và sông Trâu

(diện tích lưu vực 94,5km2, chủ yếu nằm trong địa phận tỉnh Ninh Thuận). Sông

Cạn hầu như chỉ có nước vào mùa mưa. Trong lưu vực sông Trâu, vào năm 2005

27

tỉnh Ninh Thuận đã xây dựng đập thủy điện sông Trâu (dung tích 33 triệu m3) nên

lượng nước đổ vào vịnh Cam Ranh không đáng kể.

Phía đông nam là vùng núi đá của bán đảo Sộp. Diện tích lưu vực

50,0km2, khu vực này có các suối nhỏ và ngắn đổ trực tiếp vào vịnh trong đó có

suối Nước Ngọt có khả năng sử dụng vào việc phục vụ du lịch. Ngoài ra còn có các

suối nhỏ tích nước vào mùa mưa.

b. Đặc điểm hải văn:

Sóng biển: do Cam Ranh là vịnh kín nên sóng ở khu vực này nhỏ và yếu.

Đặc trưng của sóng thay đổi theo mùa: vào mùa khô, ở phía bắc của vịnh Cam Ranh

và vùng cửa vịnh, sóng thường nhỏ hơn ở phía nam. độ cao của sóng hướng tây

nam thường nhỏ hơn nhiều so với hướng đông bắc.

Thủy triều: vùng biển Khánh Hòa trải dài theo chiều kinh tuyến, với khoảng

120km và có nhiều vũng vịnh sâu, kín, khúc khuyu. Vì vậy, chế độ thủy triều biến

đổi từ vùng này sang vùng khác. ở khu vực vịnh Cam Ranh, chế độ triều là bán nhật

triều, biên độ triều trung bình 1,5m..

Dòng chảy: phân bố dòng chảy trên toàn bộ bề mặt vịnh tương đối phức tạp,

phương và chiều của dòng chảy tại các điểm biến đổi khá rõ rệt. Theo số liệu khảo

sát tháng 8 năm 2003 cho thấy: vận tốc dòng chảy cao nhất tại tầng mặt là 46cm/s. ở

khu vực trung tâm vịnh, tốc độ dòng chảy dao động trong khoảng 6 – 46cm/s, cao

hơn ở khu vực đầm Thủy Triều (tốc độ nhỏ khoảng 4-7cm/s). Tại các eo và khu vực

hẹp tốc độ dòng chảy tương đối lớn: mũi Hòn Lương 26cm/s, vùng bở thôn My Ca

32cm/s. Vào pha triều lên, có thể thấy xu thế truyền triều từ đông sang tây, từ nam

lên bắc. Đặc biệt, giai đoạn khảo sát vào thời kỳ triều cường vì vậy tốc độ và hướng

dòng tầng mặt và đáy sai khác rất ít.

2.1.4 Đặc điểm nhiệt - muối

Vịnh Cam Ranh là vịnh tương đối nhỏ và độ sâu trung binh tương đối

thấp. Khả năng trao đổi nước giữa vịnh và Biển Đông tương đối mạnh thông qua

cửa lớn phía đông nam. Mặt khác, vịnh Cam Ranh không chịu ảnh hưởng bởi khối

nước ngọt từ hệ thống cửa sông nên bức tranh phân bố nhiệt muối thể hiện rất đặc

trưng của nước biển từ ngoài cửa lớn truyền vào vịnh. Trên cơ sở phân tích xu thế

28

biến động theo không gian và thời gian các yếu tố nhiệt - muối cho thấy: Nhiệt độ

nước có thể đạt cực đại 32,0°C vào mùa hè, đạt cực tiểu 20,27°C vào mùa đông, độ

muối đạt cực đại 34,42‰ vào mùa hè và cực tiểu 29.51‰ vào mùa đông.

Phân bố nhiệt độ tầng mặt: nhiệt độ giảm dần từ 32°C ở đỉnh đầm Thủy

Triều đến 25°C ở cửa vịnh. Nhiệt độ thấp nhất là 24,53°C, cao nhất là 32,33°C,

nhiệt độ trung bình của tầng mặt toàn vịnh là 28,21°C. Phân bố nhiệt độ tầng đáy:

nhiệt độ giảm dần từ đỉnh đầm Thủy Triều ra tới cửa vịnh Cam ranh (từ 31,5°C

xuống 21°C). Nhiệt độ thấp nhất là 20,27°C, nhiệt độ cao nhất là 32,16°C, trung

bình tầng đáy toàn vịnh là 23,55°C. Sự chênh lệch của nhiệt độ trung bình ở tầng

đáy so với tầng mặt tương đối cao (5,58°C).

Phân bố độ mặn ở tầng mặt: các đường đồng mức độ mặn có giá trị giảm

dần từ cửa vịnh lên phía bắc. Biến đổi độ mặn theo không gian tương đối rõ rệt và

đều đặn so với nhiệt độ. độ mặn thấp là 30,59‰, cao nhất là 34,16‰, mức chênh

lệch là 3,57‰, giá trị trung bình tầng mặt là 33,47‰. Phân bố độ mặn ở tầng đáy,

các đường đẳng độ mặn cũng có giá trị giảm dần từ cửa vịnh trở vào nhưng mức độ

chênh lệch cao hơn một chút. Cực tiểu độ mặn là 29,51‰, cực đại là 34,42‰ và độ

mặn trung binh 33,85‰. Chênh lệch độ mặn trung bình giữa tầng mặt và tầng đáy

là 0,38‰.

2.1.5 Đặc điểm dòng chảy

Dòng chảy vịnh Cam Ranh cũng chịu ảnh hưởng chủ yếu bởi ba yếu tố

chính: Hệ thống gió mùa và gió địa phương, địa hình khu vực vịnh, quá trình truyền

triều từ biển vào. Tuy nhiên, vịnh tương đối kín chỉ thông qua ra biển khơi bằng

một cửa duy nhất, độ sâu và chiều rộng của vịnh không lớn, vịnh trải dài, phần đỉnh

vịnh nhỏ hẹp nên dòng chảy ở đây hoàn toàn bị chi phối bởi dòng triều.

Vào mùa khô, dòng chảy tầng mặt trừ khu vực đầm Thủy Triều các khu

vực khác có độ sâu tương đối lớn D ≈ 20m, do đó tốc độ dòng chảy phân bố tương

đối đều Vtb ≈ 0,15m/s, Vmax ≈ 0.27m/s, tốc độ dòng chảy lớn xuất hiện dọc trung

tâm của vịnh, vịnh Bình Ba. Dải ven bờ phía tây và đầm thủy triều có tốc độ dòng

chảy nhỏ hơn. Do khu vực có độ sâu lớn tập trung dọc theo trục vịnh nên hướng

dòng chảy chỉ có chiều vào và ra. Riêng khu vực phía nam của vịnh đã hinh thành

29

hoàn lưu xoáy thuận tương đối rõ net. Điều này có thể lý giải do vịnh Cam ranh là

một lạch hẹp, sâu nên dòng triều trên các tầng là tương đối đồng nhất. Nhìn chung

khả năng trao đổi nước trên toàn vịnh vào mùa khô là tương đối tốt, trừ dải ven bờ

phía tây đầm Thủy Triều (nơi có độ sâu nhỏ).

Vào mùa mưa, dòng chảy tầng mặt có tốc độ lớn tại khu vực trung tâm

vịnh dao động trong khoảng Vtb ≈ 0,25m/s, Vmax ≈ 0.50m/s và có xuất hiện xoáy

thuận phía nam tương đối rõ nét. Khả năng trao đổi nước trên toàn vịnh là khá tốt.

Theo đánh giá của các đề tài khác, thời kỳ này ngoài tác động của dòng chảy thì còn

có tác động đáng kể của sóng mặt giúp quá trình trao đổi nước được tốt hơn.

Sự phân bố của dòng chảy tại vịnh Cam Ranh cho thấy dòng triều có vai

trò quyết định trong quá trinh trao đổi nước của vịnh. Trong vịnh Cam Ranh có

dòng chảy đồng nhất cà về hướng và cường độ, hướng dòng chảy tập trung theo xu

thế chảy vào – ra. Khu vực phía nam vịnh hinh thành tương đối rõ net hoàn lưu

xoáy thuận. Phần phía đông trao đổi nước tốt hơn bờ tây. Nhin chung đây là vịnh có

sự trao đổi nước với biển lớn rất tốt.

2.1.6 Đặc điểm thủy triều và dao động mực nước

Vịnh Cam Ranh có dòng chảy chịu tác động của thủy triều là chủ yếu do

đó trao đổi nước, khả năng tự làm sạch, khả năng chống tai biến thiên nhiên phụ

thuộc chặt che vào chế độ triều cũng như dao động mực nước. Vì vịnh trao đổi với

biển lớn thông qua 1 cửa nên chịu ảnh hưởng của chế độ triều trong khu vực biển

Khánh Hòa. Thủy triều trong khu vực biển Khánh Hòa mang tính chất nhật triều

không đều. Các kết quả nghiên cứu và tính toán từ số liệu mực nước tại trạm Cầu

Đá Nha Trang cho thấy rằng, giá trị của chỉ số Vaderstok là 2.6. Kết quả thống kê

cùng chỉ ra rằng: mực nước cao nhất là 235cm, mực nước thấp nhất là 4cm, mực

nước trung binh là 124cm. Biên độ dao động mực nước lớn nhất trong năm là

222cm, trung bình là 212cm.

2.2 ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ - XÃ HỘI

Thành phố Cam Ranh gồm 9 phường và 18 xã. Tổng dân số thành phố ước

đạt 500.224 người, với mật độ dân số đạt 400 người/km2. Dân cư chủ yếu là dân tộc

Kinh, phân bố không đồng đều, tập trung đông ở tất cả các phường và một số xã

30

như Cam Đức, Cam Bình, Cam Thành Bắc, Cam Hải Tây,… nơi nằm ven các trục

giao thông, cảng biển hoặc là địa bàn thuận lợi cho hình thành, phát triển đô thị và

các khu công nghiệp, địch vụ, du lịch.

Thành phố Cam Ranh có nhịp độ phát triển các ngành kinh tế khá cao, đặc

biệt là trong các ngành công nghiệp, dịch vụ và du lịch. Khu vực mang các đặc

điểm địa sinh thái của vùng ven biển Nam Trung Bộ, vì thế tài nguyên ven biển tạo

các sinh kế chính cho cộng đồng. bên cạnh hoạt động nông nghiệp (lúa và hoa màu)

ở các vùng đồng bằng nhỏ hẹp ven biển là hoạt động đánh bắt, nuôi trồng thủy hải

sản, khai thác khoáng sản và công nghiệp chế biến.

Nền kinh cơ cấu kinh tế chính của thành phố Cam Ranh là: công nghiệp,

nông nghiệp, du lịch, dịch vụ. Các ngành công nghiệp chủ yếu là: Chế biển thực

phẩm, đường, chế biến thức ăn thủy sản, chế biến các sản phẩm lâm nghiệp,…;

Công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, thủy sản đông lạnh, muối; Công nghiệp cơ

khí, hóa chất (Nhà máy sữa chữa ôtô, tàu thuyền, chất tẩy rửa…). Hoạt động sản

xuất nông nghiệp cũng đóng vai trò lớn trong ty trọng kinh tế của thành phố nhưng

cũng góp phần làm suy giảm chất lượng môi trường. Kinh tế thủy sản cũng là một

thế mạnh của Khánh Hòa nói chung và của Cam Ranh nói riêng. Sản lượng thủy sản

ước đạt 21.103 tấn, nuôi trồng đạt 3.602 tấn, trong đó tôm hùm trên 600 tấn, rong

sụn trên 2.165 tấn, nhuyễn thể 200 tấn, cá biển 20 tấn,… Tuy nhiên với phương

thức khai thác vẫn còn lạc hậu, các nguồn lợi tài nguyên và môi trường biển luôn bị

đe dọa và ngày càng cạn kiệt. Kinh tế du lịch cũng là một trong những ngành mũi

nhọn của thành phố và tỉnh. Nhưng đây cũng là một lĩnh vực có nhiều sức ep đối

với các vấn đề tài nguyên, môi trường, xã hội cho các nhà quản lý, các nhà khoa học

cũng như toàn thể cộng đồng. Ngành giao thông vận tải biển đã và đang được chú ý,

đầu tư và phát triển ở Cam Ranh song vẫn chưa phát huy hết tiềm năng, công suất

cảng Ba Ngòi Cam Ranh hiện chỉ tiếp nhận hơn 1 lượt tàu/ngày là chưa đáng kể đối

với nền kinh tế của tỉnh. Trong tương lai khi chuyển cảng hàng hóa từ Nha Trang về

Cam Ranh, áp lực tàu thuyền ra vào se tăng lên, bên cạnh đó áp lực của các vấn đề

về môi trường cũng se tăng lên. Hệ thống cảng Ba Ngòi đang thực hiện nhiệm vụ

trung chuyển hàng hóa với trọng tải tương đối lớn, nơi neo đậu của các tàu khách du

31

lịch trong nước. Dọc theo bờ biển Cam Ranh là khu vực ra vào của các tàu cá công

suất cỡ nhỏ và còn là khu vực dân sinh dọc theo bờ vịnh. Đó cũng là những đểm

nóng có khả năng làm ô nhiễm vùng vịnh.

2.3 HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG VỊNH CAM RANH

2.3.1 Các nguồn thải

Cam Ranh hướng tới một thành phố du lịch, công nghiệp và dịch vụ. Vì

vậy, trong nội thành phần lớn là các xí nghiệp có quy mô vừa và nhỏ, có khu công

nghiệp hỗ trợ cho phát triển kinh tế ở thành phố Nha Trang (chỉ tập trung phát triển

du lịch). Hệ thống nước thải từ các xí nghiệp đổ ra sông với hệ thống cống thải

nước sinh hoạt chưa qua xử lí trực tiếp hay gián tiếp đổ ra biển. Hệ thống nước thải

đổ vào các con sông chảy ra cửa sông với cường độ và khối lượng lớn hơn nhiều

vào thời kỳ mùa mưa. Hệ thống nước thải thành phố được chia thành ba vùng chính:

Vùng thứ nhất nằm phía bắc thành phố (khu đô thị mới). Vùng này chỉ có một cống

thải. Nước thải hiện nay khả năng lớn là thải trực tiếp ra vịnh qua hệ thống sông vì

trong bản đồ qui hoạch đô thị mới chưa thấy có vị trí của nhà máy xử ly nước thải

cho khu đô thị. Vùng thứ hai là vùng trung tâm thành phố. Do địa hình và lịch sử,

cống thải không tập trung mà được chia thành nhiều nhánh đổ ra vịnh dọc theo bờ

phía tây và hầu như là không qua xử lý. Vùng phía tây nam là khu vực dân cư, du

lịch và cảng vụ, khu chế biến thực phẩm, đóng tàu. Nước thải chủ yếu là nhà máy

đóng tàu, chế biến thực phẩm, cảng cá, nước thải sinh hoạt,… các nguồn nước thải

này đều thải trực tiếp ra vịnh làm ảnh hưởng đến chính các khu vực trên và khu vực

xung quanh.

Bên cạnh đó, mỗi ngày vịnh Cam Ranh phải chịu hơn 10 tấn rác thải từ

các lồng nuôi hải sản và vùng nuôi trồng hải sản ở khu vực quanh vịnh và khu vực

đầm Thủy Triều. Ngoài ra, vịnh còn hứng chịu một lượng lớn chất thải từ nhà máy

đường Cam Ranh, dù đã qua xử lý song vẫn không triệt để nên vẫn gây tai biến môi

trường cục bộ ở khu vực xung quanh nhà máy. Tất cả những tác động tổng hợp trên

đã làm môi trường vịnh ngày càng thêm ô nhiễm và đã có những dấu hiệu ban đầu

cho thấy sức tải môi trường của vịnh bắt đầu tới hạn.

32

2.3.2 Chất lượng nước vịnh Cam Ranh

Trong những năm gần đây, chất lượng môi trường vịnh Cam Ranh trên

diện rộng tuy vẫn còn khá tốt nhưng đang diễn ra với xu thế xấu đi, đã xuất hiện

nhiều tai biến môi trường cục bộ ảnh hưởng trực tiếp tới hoạt động nuôi trồng thủy

sản. Hiện nay đã xuất hiện nhiều nguy cơ khai thác quá mức, ô nhiễm gây ảnh

hưởng đến suy giảm hệ sinh thái, đe dọa đa dạng sinh học. Kết luận này được đưa ra

trên cơ sở khảo sát, phân tích, tổng hợp một cách khoa học, có kế thừa liên tục từ

năm 2000 đến nay. Nhiều đánh giá cho thấy hiện tượng ô nhiễm xảy ra vào mùa

mưa, tổng lượng vật chất có 2 yếu tố vật lơ lửng và Fe có nguy cơ ảnh hưởng lớn

đến chất lượng môi trường và trầm tích vịnh Cam Ranh. Chất thải hiện nay vào môi

trường vịnh là từ khu vực dân cư, nuôi trồng thủy sản và hoạt động công nghiệp.

Trong tương lai gần hai khu công nghiệp Nam và Bắc Cam Ranh có thể đi vào hoạt

động se gia tăng nguy cơ rủi ro ô nhiễm môi trường cho toàn vịnh. Nước thải từ nhà

máy đường và khu dân cư nếu không được bổ sung thêm nhà máy xử lý chất thải

tập trung có xử ly qua giai đoạn hồ sinh học thi nguy cơ tác động đến môi trường

vịnh là rất lớn. Các khu vực có thể xảy ra tai biến cục bộ trong tương lai gần có thể

dẫn đến tình trạng ưu dưỡng là: khu vực đầm Thủy Triều, khu vực nam đầm Thủy

Triều, khu vực lân cận nhà máy đóng tàu, khu vực bờ Tây Nam vịnh Cam Ranh

(Phạm Văn Thơm - 2008)

CHƯƠNG 3. ÁP DỤNG MÔ HÌNH VÀ KẾT QUẢ

3.1 THIẾT LẬP CÁC THÔNG TIN ĐẦU VÀO CHO MÔ HÌNH

3.1.1 Thu thập số liệu

Khu vực vịnh Cam Ranh đã được tiến hành nhiều chuyến khảo sát thực

địa và thu được những nguồn số liệu phong phú về các lĩnh vực nghiên cứu khác

nhau. Tuy nhiên, việc thu thập số liệu về các yếu tố động lực, môi trường cũng gặp

những khó khăn nhất định. Trong những năm gần đây, các đề tài nghiên cứu cấp cơ

sở, cấp tỉnh, cấp Viện Khoa học và Công Nghệ Việt Nam, Các dự án quốc tế đã và

đang được tiến hành trên khu vực này.

33

Hình 3.1: Bản đồ địa hình khu vực nghiên cứu

Để phục vụ cho luận văn, tác giả đã thu thập và chọn lọc những chuỗi số

liệu phù hợp phục vụ cho luận văn. Các nguồn số liệu đã sử dụng dựa trên các bộ số

liệu

- Số liệu tổng hợp: Đề tài “Điều tra đánh giá tài nguyên môi trường các vũng

vịnh trọng điểm ven bờ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi

trường” do GS.TS Mai Trọng Nhuận làm chủ nhiệm, năm 2008.

- Số liệu các yếu tố mực nước, khí tượng, thủy văn và môi trường: Đề tài

“Nghiên cứu khả năng tự làm sạch, đề xuất các giải pháp nhằm bảo vệ và cải

thiện chất lượng môi trường đầm Thủy Triều - vịnh Cam Ranh” do PGS.TS.

Bùi Hồng Long và ThS. Nguyễn Hữu Huân đồng chủ nhiệm

34

- Số liệu tham khảo và kế thừa từ các đề tài cấp tỉnh tại khu vực vịnh Cam

Ranh trong các năm 2005, 2008 do CN. Phạm Văn Thơm làm chủ nhiệm.

Hình 3.2: Bản đồ trạm khảo sát mùa khô (tháng 05/2011)

35

Hình 3.3: Sơ đồ trạm khảo sát mùa mưa (tháng 10/2011)

Hình 3.4: Sơ đồ các nguồn phát thải trong vịnh Cam Ranh

36

3.1.2 Địa hình đáy

Địa hình vùng nghiên cứu được xây dựng trên bản đồ có tỉ lệ 1 : 50.000

với các đường đồng mức 0,5m. Hệ quy chiếu là hệ quy chiếu UTM, zone 49. Độ

sâu khảo sát là từ mep nước tới độ sâu 30m tại khu vực cửa vịnh và phía ngoài khu

vực đảo Bình Ba – Cam Ranh và bản đồ được quy về độ sâu hải đồ. Vùng nghiên

cứu được giới hạn trong khu vực có kinh độ từ 109o5’28,546” đến 109o15’00” , vĩ

độ từ 11o48’43,842” đến 12o07’30”.

3.1.3 Thiết lập lưới tính

Một trong những công cụ ưu việt của phần mềm MIKE là thiết lập lưới

một cách tiện lợi và nhanh chóng. Với đặc điểm của khu vực nghiên cứu có địa hình

nhỏ hẹp, độ sâu không cao, đặc biệt vùng đầm Thủy Triều thông với vịnh Cam

Ranh qua một eo hẹp nên việc mô phỏng các quá trinh động lực và khuyếch tán vật

chất gây ô nhiễm là phức tạp. Vì vậy, để có được lưới tính mô phỏng địa hinh đáy

gần với địa hình thực tế vùng nghiên cứu, dạng cấu trúc không lưới là một trong

những giải pháp thường được sử dụng trong mô hình.

37

Hình 3.5: Địa hình và lưới tính tam giác vùng nghiên cứu

38

Từ số liệu địa hình và số liệu biên bờ của vịnh, tác giả đã thiết lập lưới tính

tương đối chi tiết trên toàn bộ miền tính. Với 7629 tam giác từ 4447 nút lưới, diện

tích tam giác nhỏ nhất là 57m2, diện tích tam giác lớn nhất là 0,215 km2. Trong đó,

có tiểu vùng được thiết lập với lưới tính tương đối chi tiết là phần ven bờ phía trong

vịnh và phần đầm Thủy Triều. Biên cứng là đường bờ, biên lỏng là phần cửa vịnh

tiếp giáp với vùng biển Khánh Hòa. Giới hạn và vị trí tọa độ biên lỏng từ kinh độ

109o11’28,688” đến 109o12’11,200” , từ vĩ độ 11o52’27,182” đến 11o52’47,962”.

Giới hạn và vị trí tọa độ biên cứng từ kinh độ 109o06’51,611”đến 109o12’56,358”

từ vĩ độ 11o49’13,508” đến 11o07’07,814”.

3.1.4 Điều kiện biên và điều kiện ban đầu

Với môđun MIKE 21 HD, tại biên lỏng phía biển là biên cửa lớn của vịnh

nằm phía Tây Nam, thông với biển Khánh Hòa. Mô hình sử dụng dao động mực

nước biển làm điều kiện biên. Các phần mềm dự báo mực nước hiện nay đang rất

được sử dụng như như gói phần mềm Tide42 hoặc gói phần mềm đã được tích hợp

sẵn trong MIKE đều cho kết quả tương đối chính xác. Tuy nhiên, để tiện lợi, tác giả

sử dụng số liệu mực nước tại các biên lỏng từ kết quả dự báo thủy triều của gói

phần mềm TMD (Tide Model Driver). Đây là một gói phần mềm cho phép dự báo

thủy triều trên toàn cầu do viện ESR (Earth & Space Research, My), là viện nghiên

cứu phi lợi nhuận về không gian và trái đất xây dựng.

Trường gió đưa vào mô hinh là trường gió trung bình tháng của hướng gió

thịnh hành nhất trong tháng đó.

Bảng 3.1:Tốc độ gió trung bình tháng và hướng gió thịnh hành trong tháng

khu vực Cam Ranh (Số liệu được lấy từ Đài Khí tượng Thủy văn Nam Trung bộ)

Yếu tố I II III IV V VI VII XIII IX X XI XII

Tốc độ gió (m/s) 4.7 4.5 4.8 4.6 4.7 3.6 3.7 3.8 3.9 4.1 4.8 5.1

Hướng gió N NE NE SE SE SW SW SW SE NE N N

Với mô đun ECO Lab, các giá trị biên đưa vào dựa trên các kết quả phân

tích mẫu trong các tháng đại diện cho hai mùa. Giá trị biên ngoài được lấy từ các số

39

liệu quan trắc tại các trạm xa bờ, nơi có thể xem không còn ảnh hưởng của các yếu

tố môi trường có nguồn gốc từ lục địa xét trên quy mô mùa.

Tại thời điểm bắt đầu tính của mô hinh, mực nước trên toàn miền tính là

giá trị trung binh mực nước trên các biên tại thời điểm bắt đầu tính. Các thành phần

vận tốc dòng chảy bằng không. Giá trị nồng độ các chất ô nhiễm trên toàn bộ miền

tính được nội suy từ số liệu quan trắc tại 18 trạm phân bố trên toàn vịnh và các giá

trị tại các biên (hinh 3.2, hình 3.3), các kết quả này được sử dụng làm điều kiện ban

đầu của các yếu tố ô nhiễm . Ngoài ra giá trị đầu vào của các yếu tố ô nhiễm môi

trường tại biên là các kết quả của trạm đo liên tục tại cửa vịnh Cam Ranh của

chuyến khảo sát trong tháng 5 và tháng 10/2011(bảng 3.2, bảng 3.3)

Bảng 3.2: Trung bình các giá trị tại biên của các thành phần vật chất trong mô

hình tính tính toán trong mùa khô STT Temp (°C) Sal (‰) DO (mg/l) BOD (mg/l) PO4 (mg/l) NH4 (mg/l) NO3 (mg/l)

1 33.9 29.25 5.92 0.63 24.77 864.521 4.32

Bảng 3.3: Trung bình các giá trị tại biên của các thành phần vật chất trong mô

hình tính tính toán trong mùa mưa STT Temp (°C) Sal (‰) DO (mg/l) BOD (mg/l) PO4 (mg/l) NH4 (mg/l) NO3 (mg/l)

1 31.23 27.26 5.98 0.45 32.05 27.22 0.87

Bảng 3.4: Giá trị các biến trạng thái sử dụng trong môđun ECO Lab Stt Mô tả Kiểu Giá trị Thứ nguyên

1 Vĩ độ Biến số File địa

hinh

(0), (m)

2 Quá trinh BOD: Tốc độ phân rã bậc 1 tại 20oC (dạng hòa tan) Hằng số 0.161 (/ngày)

3 Quá trinh BOD: Tốc độ phân rã bậc 1 tại 20oC (dạng lơ lửng) Hằng số 0.05 (/ngày)

4 Quá trinh BOD: Tốc độ phân rã bậc 1 tại 20oC (dạng trầm tích) Hằng số 0.05 (/ngày)

5 Quá trinh BOD: Hệ số nhiệt của tốc độ phân rã (dạng hòa tan) Hằng số 1.07 Phi thứ nguyên

6 Quá trinh BOD: Hệ số nhiệt của tốc độ phân rã (dạng lơ lững) Hằng số 1.07 Phi thứ nguyên

7 Quá trinh BOD: Hệ số nhiệt của tốc độ phân rã (dạng trầm tích) Hằng số 1.07 Phi thứ nguyên

8 Quá trinh BOD: Nồng độ ôxy bán bão hòa Hằng số 2 mg/l

9 Quá trinh tái lơ lửng: Vận tốc dòng chảy tới hạn Hằng số 0.3 m/s

10 Quá trinh tái lơ lửng: Tỉ lệ tái lơ lửng của BOD (dạng trầm

tích)

Hằng số 0 (/ngày)

11 Quá trinh lắng đọng: vận tốc dòng chảy tới hạn Hằng số 0.1 m/s

40

12 Quá tinh lắng đọng: Tỉ lệ lắng đọng của BOD (dạng trầm tích) Hằng số 0.2 (/ngày)

13 Quá trinh đạm hóa: Tốc độ phân rã bậc 1 ở 200C Hằng số 0.05 (/ngày)

14 Quá trinh đạm hóa: Hệ số nhiệt của tốc độ phân rã Hằng số 1.088 Phi thứ nguyên

15 Quá trinh đạm hóa: Nhu cầu ôxy cho quá trinh đạm hóa Hằng số 4.57 g O2/g NH4-N

16 Quá trinh đạm hóa: Nồng độ ôxy bán bão hòa Hằng số 2 mg/l

17 Quá trinh ôxy: Cực đại sản xuất ôxy buổi trưa, m2 Hằng số 2 (/ngày)

18 Quá trinh ôxy: Độ sâu đĩa Secchi Hằng số 0.4 m

19 Quá trinh ôxy: Hệ số hiệu chỉnh vào buổi trưa Hằng số 0 giờ

20 Quá trinh ôxy: Tốc độ hô hấp của thực vật, m2 Hằng số 0 (/ngày)

21 Quá trinh ôxy: Hệ số nhiệt quá trinh hô hấp Hằng số 1.08 Phi thứ nguyên

22 Quá trinh ôxy: Nồng độ bán bão hòa trong quá trinh hô hấp Hằng số 2 mg/l

23 Quá trinh ôxy: Nhu cầu ôxy trầm tích trên m2 Hằng số 0.5 (/ngày)

24 Quá trinh ôxy: Hệ số nhiệt của SOD Hằng số 1.07 Phi thứ nguyên

25 Quá trinh ôxy: Nồng độ bán bão hòa của SOD Hằng số 2 mg/l

26 Quá trinh ammoniac: Tốc độ giải phóng ammoni từ quá trinh

phân rã BOD (dạng hòa tan)

Hằng số 0.3 g NH4-N/g BOD


phân rã BOD (dạng lơ lửng)



phân rã BOD (dạng trầm tích)


29 Quá trinh ammoniac: Tổng NH3-N hấp thụ bởi thực vật Hằng số 0.066 g N/g DO

30 Quá trinh ammoniac: Tổng NH3-N hấp thụ bởi vi khuẩn Hằng số 0.109 g N/g DO

31 Quá trinh ammoniac: Nồng độ bán bão hòa của Nitơ hấp thụ Hằng số 0.05 mgN/l

32 Quá trinh Nitrat: Tốc độ khử nitơ bậc nhất ở 200C Hằng số 0.1 (/ngày)

33 Quá trinh Nitrat: Hệ số nhiệt độ của tốc độ khử nitơ Hằng số 1.16 Phi thứ nguyên

34 Quá trinh Phốtpho: Lượng phốtpho chứa trong BOD hòa tan Hằng số 0.06 g P/g BOD

35 Quá trinh Phốtpho: Lượng phốtpho chứa trong BOD lơ lửng Hằng số 0.06 g P/g BOD

36 Quá trinh Phốtpho: Lượng phốtpho chứa trong BOD trầm tích Hằng số 0.0091 g P/g BOD

37 Quá trinh Phốtpho: Lượng PO4-P hấp thụ bởi thực vật Hằng số 0.06 g P/g DO

38 Quá trinh Phốtpho: Lượng PO4-P phân hủy bởi vi khuẩn Hằng số 0.015 g P/g DO

39 Quá trinh Phốtpho: Nồng độ bán bảo hòa của phốtpho hấp thụ Hằng số 0.005 mgP/l

41

3.2 HIỆU CHỈNH MÔ HÌNH

Khi đã thiết lập các thông tin cần thiết cho mô hình, tiến hành kiểm tra và

hiệu chỉnh mô hình phù hợp với các đặc trưng vùng nghiên cứu. Đây là một trong

những bước quan trọng để đánh giá độ tin cậy của mô hinh cũng như các kết quả

tính toán.

Với chuỗi số liệu dòng chảy liên tục được tiến hành khảo sát vào tháng

5/2010, tháng 10/2010 tại cửa vịnh Cam Ranh thuộc đề tài “Nghiên cứu khả năng tự

làm sạch, đề xuất các giải pháp nhằm bảo vệ và cải thiện chất lượng môi trường

đầm Thủy Triều - vịnh Cam Ranh” do Viện Hải Dương học chủ trì, tác giả đã sử

dụng để so sánh và hiệu chỉnh các thông số của mô hình. Bộ hệ số lựa chọn được

thể hiện trong bảng 3.4, các kết quả tính toán được thể hiện trên các hình 3.6 và

hình 3.7. So sánh thành phần dòng giữa số liệu quan trắc và số liệu tính toán cho

thấy sự phù hợp cả về tốc độ và pha nếu loại trừ một vài giá trị đột biến trong chuỗi

số liệu quan trắc. Thành phần dòng chảy theo phương kinh tuyến có sự sai khác

giữa hai chuỗi số liệu, tuy nhiên về xu thế biến đổi trong chu kỳ lớn vẫn thấy có sự

đồng dạng.

Bảng 3.5: Bộ hệ số lựa chọn sử dụng cho mô hình tính toán

Stt Các thông số Giá trị lựa chọn

1 Hệ số nhớt xoáy –Smagorinsky 0.28 (m2/s)

2 Hệ số cản đáy – hệ số Manning 34 (m1/3/s)

3 Hệ số ma sát gió 0.0026

4 Bước thời gian 60 (s)

Với biến đổi mực nước, đã tiến hành trích xuất giá trị mực nước từ kết quả

tính toán mô hình tại vị trí gần vị trí trạm mực nước khảo sát. So sánh hai chuỗi số

liệu mực nước thực đo và tính toán trong 2 mùa mưa và khô (hình 3.6 và 3.7) cho

thấy không có sự khác biệt nhiều về pha và biên độ ngoại trừ tại các thời điểm chân

triều. Sai số trung bình nhỏ hơn 6% là giá trị sai số có thể chấp nhận được.

42

Để có thể đánh giá thêm độ chính xác của mô hình, sử dụng chỉ số đánh

giá các quá trình thủy động lực Nash – Sutcliffe, với các công thức sau:

trong đó,

là giá trị tính toán

là giá trị thực đo

là giá trị trung bình thực đo

là độ dài chuỗi số liệu

Bảng 3.6: Hệ số tương quan giữa số liệu quan trắc và số liệu trích xuất từ kết quả mô hình

Hệ số

tương quan

Thành phần dòng

vĩ tuyến (U)

Thành phần dòng

kinh tuyến (V)

Mực nước

(%) (%) (%)

N2 26.3 5.9 95.7

Kết quả so sánh cho thấy tương quan giữa mực nước thực đo và mực nước

tính toán tương đối cao . Sai khác về kết quả tại một số điểm đột biến và chênh lệch

về biên độ dao động triều của mực nước thực đo thấp hơn dự báo trung bình khoảng

4.35cm và cao nhất khoảng 22cm. Giá trị tương quan các thành phần dòng chảy

giữa số liệu thực đo tại 2 trạm đo mực nước trong vịnh và 3 trạm đo dòng chảy liên

tục và kết quả tính toán rất nhỏ.Tuy nhiên, qua quá trình hiệu chỉnh mô hình với các

bộ hệ số khác nhau thì bộ hệ số này cho kết quả phù hợp với thực tế nhất. Đây cũng

là bộ hệ số được sử dụng trong môđun MIKE 21 HD và môđun ECO Lab.

43

Hình 3.6: So sánh mực nước tại biên tháng 5/2011

Hình 3.7: So sánh mực nước tại biên tháng 10/2011

44

3.3 MỘT SỐ KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

3.3.1 Kết quả tính toán cho mùa khô

Mùa khô bắt đầu từ tháng 3 tới tháng 8, tác giả chọn tháng 5 là tháng đại

diện cho mùa khô vi đây là tháng có lượng mưa tương đối thấp, lưu lượng nước

sông nhỏ, chỉ hinh thành dưới dạng những lạch nước có độ sâu thấp nên rất khó

khăn trong việc lấy số liệu. Mặt khác, chuỗi số liệu đo từ các chuyến khảo sát trong

tháng này được xem như các yếu tố đại diện cho mùa khô. Số liệu đầu vào cho mô

hình tính toán lan truyền vật chất ô nhiễm được lấy từ chuyến khảo sát vào tháng

5/201. Thời gian tính toán trong mô hình bắt đầu từ 1/5/2011 – 30/5/2011.

Đặc điểm động lực

Qua kết quả tính toán trong khoảng thời gian một tháng cho thấy rằng

trường dòng chảy có sự biến động mạnh cả về hướng và tốc độ trong một chu kỳ

ngày đêm.

Quá trình triều lên và triều xuống đều diễn ra một cách rõ ràng vào thời

điểm dòng chảy cực đại. Trong một chu kỳ ngày đêm, khi triều lên, dòng chảy có

hướng từ cửa vịnh chảy theo hướng Bắc lên phía đầm Thủy Triều và chảy theo

hướng tây nam sang phía bờ tây vịnh chính. Trong khoảng thời gian triều lên, tại

thời điểm đổi pha triều, dòng chảy tương đối nhỏ trên toàn vịnh. Khoảng thời gian

sau đó có sự xuất hiện xoáy nghịch cục bộ tại phía cửa vịnh. Thời gian triều xuống,

dòng chảy có hướng ngược lại, nước từ hai phía đầm Thủy Triều và bờ tây vịnh

chính chảy trở về và thoát ra cửa vịnh.

45

Hình 3.8: Phân bố trường dòng chảy tại cửa vịnh,

kỳ triều cường, pha triều lên (mùa khô)

46


kỳ triều cường, pha triều xuống (mùa khô)

47


kỳ triều kiệt, pha triều lên (mùa khô)

48


kỳ triều kiệt, pha triều xuống (mùa khô)

49

Hình 3.12: Phân bố trường dòng chảy tại đầm Thủy Triều,

kỳ triều cường, pha triều lên (mùa khô)

50


kỳ triều cường, pha triều xuống (mùa khô)

51


kỳ triều kiệt, pha triều lên (mùa khô)

52


kỳ triều kiệt, pha triều xuống (mùa khô)

53

Đặc điểm phân bố các chất gây ô nhiễm

Có thể thấy rằng, vào mùa khô, tuy quá trinh động lực, dòng chảy rất mãnh

liệt, quá trinh binh lưu, khuyếch tán diễn ra rất mạnh me nhưng cũng là mùa cao

điểm của các hoạt động kinh tế ven bờ diễn ra sôi động. Nồng độ các chất gây ô

nhiễm tăng lên một cách nhanh chóng và trải dài trên diện rộng. Từ các nguồn phát,

các chất theo dòng chảy tràn theo 2 hướng dòng chảy khi triều lên và xuống là rất rõ

ràng. Các nguồn phát cũng hinh thành một cách rõ nét trên bức tranh truyền tải,

phát tán các chất ô nhiễm. Sự phân tán, truyền tải các chất biến đổi theo chu kỳ triều

ngày và chu kỳ triều tháng. Kỳ triều cường, khi triều lên, dòng chảy có hướng từ

nam - bắc và đông bắc – tây nam. Tại các nguồn phát các chất gây ô nhiễm có xu

hướng bị dồn vào vùng ven bờ tây và dồn lên phía cửa đầm Thủy Triều. Ngược lại,

khi triều xuống, dòng chảy có hướng từ bắc – nam và tây nam – đông bắc, với sự

tác động của hướng gió đông nam, dòng vật chất theo dòng xoáy nghịch chạy dọc

bờ tây rồi tràn ra phía ngoài cửa vịnh. Vùng cửa đầm Thủy Triều cũng nằm trong xu

thế này và nhờ vậy áp lực của các chất gây ô nhiễm từ nguồn phát lên vùng ven bờ

phía tây và vùng cửa đầm Thủy Triều giảm đáng kể. Xét chung trên cả thời kỳ triều

cường, phạm vi ảnh hưởng của các thành phần vật chất không ảnh hưởng sâu sắc

đến khu vực đầm Thủy Triều, nhưng có ảnh hưởng rõ net đến toàn khu vực vịnh

chính, đặc biệt khu vực cửa vịnh lúc này lại đóng vai trò vô cùng trong việc giải

phóng các chất gây ô nhiễm ra khỏi vịnh.

Vào kỳ triều kiệt, hoạt động triều yếu nên quá trinh động lực diễn ra trên

khu vực này cũng yếu hơn so với quá trinh động lực trong kỳ triều cường. Trong cả

hai giai đoạn triều lên và triều xuống, quá trình khuếch tán và truyền tải vật chất từ

các nguồn thải chỉ ảnh hưởng ở khu vực xung quanh với bán kính không vượt quá

2km. Quy mô ảnh hưởng của vật chất ô nhiễm từ các nguồn thải đến toàn khu vực

vịnh trong kỳ này nhỏ hơn quy mô ảnh hưởng của nguồn thải trong kỳ triều cường.

Nhưng chính yếu tố này làm nảy sinh vấn đề là các chất không được khuyếch tán đi,

chỉ loanh quanh tại khu vực nguồn phát, do đó dễ dẫn đến tai biến môi trường cục

bộ. Bức tranh chung trong thời kỳ này là nồng độ các chất thấp trên toàn vịnh

nhưng tăng nhanh tại các khu vực nguồn phát và các vùng xung quanh, khả năng

54

trao đổi nước từ trong đầm Thủy Triều ra ngoài bị hạn chế. Do đó không tạo điều

kiện giải phóng các chất ra ngoài cửa vịnh.

Hình 3.16: Phân bố nồng độ BOD vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011, kỳ triều

cường, lúc triều lên

55

Hình 3.17: Phân bố nồng độ BOD vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011, kỳ

triều cường, lúc triều xuống

56

Hình 3.18: Phân bố nồng độ NH3 vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011, kỳ triều


57

Hình 3.19: Phân bố nồng độ NH3 vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011, kỳ

triều cường, lúc triều xuống

58

Hình 3.20: Phân bố nồng độ NO3 vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011, kỳ triều


59

Hình 3.21: Phân bố nồng độ NO3 vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011, kỳ triều

cường, lúc triều xuống

60

Hình 3.22: Phân bố nồng độ PO4 vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011, kỳ triều


61

Hình 3.23: Phân bố nồng độ PO4 vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011, kỳ triều

cường, lúc triều xuống

62

Hình 3.24: Phân bố nồng độ DO vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011, kỳ triều cường,

lúc triều lên

63

Hình 3.25: Phân bố nồng độ DO vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011, kỳ triều cường,

lúc triều xuống

64

Hình 3.26: Phân bố nồng độ BOD vùng nghiên cứu mùa khô, tháng

5/2011, kỳ triều kiệt, lúc triều lên

65

Hình 3.27: Phân bố nồng độ BOD vùng nghiên cứu mùa khô, tháng

5/2011, kỳ triều kiệt, lúc triều xuống

66

Hình 3.28: Phân bố nồng độ NH4 vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011,

kỳ triều kiệt, lúc triều lên

67

Hình 3.29: Phân bố nồng độ NH4 vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011,

kỳ triều kiệt, lúc triều xuống

68

Hình 3.30: Phân bố nồng độ NO3 vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011,


69

Hình 3.31: Phân bố nồng độ NO3 vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011,


70

Hình 3.32: Phân bố nồng độ PO4 vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011,


71

Hình 3.33: Phân bố nồng độ PO4 vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011,


72

Hình 3.34: Phân bố nồng độ DO vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011,


73

Hình 3.35: Phân bố nồng độ DO vùng nghiên cứu mùa khô, tháng 5/2011,


3.3.2 Kết quả tính toán cho mùa mưa

Thời kỳ mùa mưa khu vực tỉnh Khánh Hòa bắt đầu từ tháng 9 và kết thúc

vào tháng 3 năm sau. Trong đó tháng 11 và 12 là các tháng có lượng mưa lớn nhất,

lưu lượng các con sông thường đạt đỉnh trong hai tháng này. Để mô tả quá trình

động lực và sự lan truyền vật chất ô nhiễm từ cửa sông ra ngoài vịnh, đã tính toán

và mô phỏng trong tháng 10/2011. Nguồn số liệu về các yếu tố môi trường được lấy

từ kết quả khảo sát vịnh Cam Ranh vào mùa mưa thuộc dự án “tính toán khả năng

74

tự làm sạch của vịnh Cam Ranh. Đã tiến hành quan trắc tại 18 trạm mặt rộng với

các yếu tố môi trường và một số kim loại nặng. Ngoài ra còn có tham khảo thêm

các số liệu từ các đề tài liên quan đến vịnh Cam Ranh được thực hiện liên tục từ

năm 2000 đến 2008

Về đặc điểm động lực

Vào thời kỳ mùa mưa cũng là thời kỳ gió mùa đông bắc ảnh hưởng đến

khu vực nghiên cứu. Từ kết quả tính toán cho thấy vào thời kỳ triều cường, tốc độ

dòng chảy tương đối mạnh, đặc biệt vào thời điểm triều lên, tốc độ cực đại có thể

lên đến 35 - 40cm/s. Trong giai đoạn triều lên, khối nước di chuyển theo hướng từ

cửa vịnh vào chảy tràn sang 2 hướng. Một hướng từ phía đông bắc xuống tây nam

từ cửa vịnh dọc theo bờ đông vào phần phía nam của vịnh chính. Một hướng chảy

theo hướng nam lên hướng bắc dọc theo hướng từ cửa vịnh lên phía đầm Thủy

Triều. chính quá trình chảy theo 2 hướng như vậy đã khiến phần nước nằm giữa cửa

vịnh và bờ tây vịnh Cam Ranh đã xuất hiện xoáy nghịch. Chính những đặc điểm

trên đã làm cho quá trinh động lực của vịnh Cam Ranh thêm phần phức tạp, nhưng

cũng góp phần làm tăng khả năng trao đổi nước giữa các vùng trong vịnh và giữa

vùng nước trong vịnh và vùng nước ngoài vịnh. Trong thời gian triều xuống, tốc độ

dòng chảy mạnh và cũng có 2 hướng đông nam – tây bắc và bắc – nam dòng chảy

toàn vịnh đều hướng về phía cửa vịnh. Tuy nhiên, dòng chảy trung bình nhỏ hơn

thời điểm triều lên và diễn ra nhanh hơn. Trong kỳ triều kiệt, cả hai giai đoạn triều

lên và xuống đều rất yếu. Mặc dù vậy, thời điểm triều lên hướng và tốc độ dòng

chảy trên toàn vùng nghiên cứu có xu hướng nam - bắc rõ ràng hơn. Trong khi đó,

xu hướng dòng chảy đông nam – tây bắc có hướng yếu hơn trên toàn vùng nghiên

cứu. Sự khác biệt này có thể là do ảnh hưởng của tốc độ và hướng gió.

75


kỳ triều cường, pha triều lên (mùa mưa)

76


kỳ triều cường, pha triều xuống (mùa mưa)

77


kỳ triều kiệt, pha triều lên (mùa mưa)

78


kỳ triều kiệt, pha triều xuống (mùa mưa)

79


kỳ triều cường, pha triều lên (mùa mưa)

80


kỳ triều cường, pha triều xuống (mùa mưa)

81


kỳ triều kiệt, pha triều lên (mùa mưa)

82


kỳ triều kiệt, pha triều xuống (mùa mưa)

83

Về đặc điểm phân bố các chất gây ô nhiễm

Khi các chất ô nhiễm từ các nguồn thải từ vùng ven bờ phía tây đổ trực tiếp ra vịnh,

quá trinh binh lưu – khuếch tán và các các quá trình sinh học trong bên trong quy

định sự phân bố nồng độ các chất này. Xét trên mặt rộng sự phân bố nồng độ các

chất đó phụ thuộc vào thời điểm triều trong chu kỳ ngày và chu kỳ tháng. Kết hợp

với trường dòng chảy được tính toán từ mô đun HD, có thể thấy rằng, tại các nguồn

phát, sự phân bố nồng độ các chất này biến đổi theo biến đổi của triều trong một

chu kỳ. Vào thời điểm triều lên, dòng chảy có hướng từ đông bắc xuống tây nam,

tại khu vực cửa vịnh đến phía bờ tây vịnh, dòng vật chất bị đẩy xuống phía nam dọc

theo bờ. Ngoài ra các nguồn phát trên phía bắc vịnh còn có xu hướng dồn các chất ô

nhiễm về phía cửa đầm Thủy Triều, song do địa hình nhỏ hẹp nên sự dồn nước

trọng đầm kín khiến các chất ô nhiễm không lan truyền được sâu vào đầm. Đây là

sự phân bố và truyền tải dòng vật chất điển hinh vào mùa mưa tại khu vực dọc theo

bờ tây vịnh và vẫn thường xuất hiện hàng năm. Vảo thời điểm triều xuống, dòng

chảy có hướng từ phía nam với nồng độ các chất thành phần thấp chảy ngược lên

hướng bắc sau khi đã vòng qua khu vực cảng Ba Ngòi rồi chảy thẳng ra cửa vịnh.

Đồng thời với quá trinh đó thi lượng nước bị dồn nen trong đầm Thủy Triều cũng

chảy ra với vận tốc rất lớn đưa theo các vật chất ô nhiễm đã đưa vào trong quá trinh

triều lên, quá trinh binh lưu và khuếch tán như vậy đã làm nồng độ giảm xuống.

Nếu xét về quy mô, sự lan truyền các thành phần vật chất trong đầm Thủy Triều có

xu hướng truyền ra ngoài vịnh lớn nhiều hơn là lượng đổ vào khu vực đầm. Cũng

như vậy, sự lan truyền vật chất ô nhiễm từ trong vịnh ra vùng nước bên ngoài theo

hoàn lưu xoáy nghịch thông ra cửa vịnh kết hợp với quá trinh thoát nước khi triều

xuống. Những yếu tố trên đã tạo ra bức tranh chủ đạo cho sự trao đổi vật chất giữa

vịnh Cam Ranh với vùng nước phía ngoài. Thông qua các chất chỉ thị môi trường,

có thể thấy nồng độ DO trong vịnh là rất tốt cho thấy quá trinh binh lưu khuyếch tán

trong thời kỳ này là rất tốt. Nhưng bên cạnh đó ta có thể thấy nồng độ Amoni đang

tiến dần đến ngưỡng giới hạn cho phép, trài dài trong một khu vực từ nhà máy thực

phẩm đến My Ca.

84

Trong kỳ triều kiệt, phân bố trường dòng chảy nhìn chung là yếu. Kết hợp

với trường phân bố dòng chảy trên toàn vùng và tại một số vị trí điển hình, có thể

thấy rằng quá trình truyền tải vật chất tại các nguồn phát là rất lớn. Phần lớn các

thành phần vật chất từ các nguồn phát trong thời kỳ này đã được khuyếch tán ra

ngoài vịnh và trải đều toàn vịnh. Hầu hết các chất đều ở mức thấp dưới mức GHCP,

ngoại trừ Amoni vẫn là chất có xu hướng tăng mạnh tại khu vực nguồn thải trải dài

xuống cửa vịnh và các cùng xung quanh. Bức tranh chung trong thời kỳ này là các

chất gây ô nhiễm giảm xuống và tương đối đồng nhất trên toàn vịnh.

85

Hình 3.44: Phân bố nồng độ BOD vùng nghiên cứu mùa mưa,

tháng 10/2011, kỳ triều cường, lúc triều lên

86


tháng 10/2011, kỳ triều cường, lúc triều xuống

87

Hình 3.46: Phân bố nồng độ NH3 vùng nghiên cứu mùa mưa,


88

Hình 3.47 Phân bố nồng độ NH3 vùng nghiên cứu mùa mưa,


89

Hình 3.48: Phân bố nồng độ NO3 vùng nghiên cứu mùa mưa,


90



91

Hình 3.50: Phân bố nồng độ PO4 vùng nghiên cứu mùa mưa,


92



93

Hình 3.52: Phân bố nồng độ DO vùng nghiên cứu mùa mưa,


94



95


tháng 10/2011, kỳ triều kiệt, lúc triều lên

96


tháng 10/2011, kỳ triều kiệt, lúc triều xuống

97



98



99



100



101



102



103



104



105

3.4 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA CÁC YẾU TỐ Ô NHIỄM

Từ kết quả của mô hình tính tác giả đã trích xuất số liệu phục vụ cho việc

đánh giá chất lượng nước tại các khu vực xả thải và các tai biến môi trường có thể

xảy ra tại các khu vực kế cận. Trong đó, tập trung đánh giá tác động của các nguồn

thải đến các khu đô thị, du lịch và nuôi trồng thủy sản. Do các vùng này chịu ảnh

hưởng trực tiếp hậu quả của các tai biến môi trường cả về kinh tế, sinh kế và cảnh

quan. Các khu vực trích xuất số liệu bao gồm 8 khu vực chính, là những khu vực

được quy hoạch là trọng điểm phát triển về kinh tế, văn hóa, xã hội và du lịch của

huyện Cam Lâm và thành phố Cam Ranh: khu đô thị mới Cam Lâm, khu du lịch

Cam Lâm, cửa đầm Thủy Triều, khu dân cư Cam Phúc, sân bay Cam Ranh, cảng Ba

Ngòi, cửa vịnh Cam Ranh, nuôi trồng thủy sản Cam Thịnh Đông.

Hình 3.64: Sơ đồ các tuyến điểm trích xuất từ mô hình trong mùa khô và mùa mưa

106

Ký hiệu viết tắt của các trạm vị trích xuất dữ liệu

Cảng Ba Ngòi – Cam Ranh CBN

Cửa vịnh Cam ranh CVCR

Sân bay Cam Ranh SBC

Khu nuôi trồng thủy sản Cam Thịnh Đông CTD

Khu dân cư Cam Phúc DCCP

Cửa đầm Thủy Triều CDTT

Khu du lịch Cam Lâm DLCL

Khu đô thị mới Cam Lâm DTCL

Các kết quả được trích xuất được so sánh từng yếu tố môi trường với hệ

thống tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam về chất lượng cho nước biển ven bờ, bãi tắm và

nuôi trồng thủy sản. Cụ thể gồm các văn bản sau: QCVN 08:2008/BTNMT quy

chuẩn ky thuật quốc gia về chất lượng nước mặt, QCVN 10:2008/BTNMT quy

chuẩn ky thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ, QCVN 14:2008/BTNMT

quy chuẩn ky thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt, QCVN 24:2009/BTNMT quy

chuẩn ky thuật quốc gia về chất lượng nước thải công nghiệp. Qua bảng kết quả dữ

liệu được trích xuất, có thể đi đến một số đánh giá như sau:

Các kết quả đã đưa đến một kết luận là vào mùa khô năm 2011 đã có sự

vượt ngưỡng cho phép của tất cả các yếu tố chỉ thị môi trường, khẳng định đã xảy ra

tai biến môi trường trên toàn khu vực vịnh Cam Ranh. Đặc biệt là 3 yếu tố NH4,

NO3, PO4 đều gấp 2 lần tiêu chuẩn cho phép đối với nước bãi tắm và gấp 10 lần

đối với giá trị cho phép đối với nuôi trồng thủy sản.

Tuy vậy, đây chỉ là trường hợp cá biệt vì theo tham khảo từ các nguồn số

liệu của các đề tài nghiên cứu trước thì mùa xảy ra tai biến nhiều nhất vẫn là mùa

mưa. Do đó các đánh giá vào mùa mưa mang tính chất quyết định hơn

Khu vực đô thị mới Cam Lâm, cả trong thời kỳ mùa mưa và mùa khô thì

hầu hết các giá trị chưa vượt ngưỡng cho phép nhưng chỉ số BOD có lúc đạt cực đại

107

là 2,78mg/l đã tiệm cận ngưỡng cho phép nên dễ xảy ra tai biến về môi trường đối

với nuôi trồng thủy sản nhưng vẫn còn phù hợp với tiêu chuẩn nước bãi tắm.

Khu vực đô thị mới Cam Lâm, trong thời kỳ mùa mưa thi hầu hết các giá

trị chưa vượt ngưỡng cho phep nhưng chỉ số BOD có lúc đạt cực đại là 2,78mg/l đã

tiệm cận ngưỡng cho phép nên dễ xảy ra tai biến về môi trường đối với nuôi trồng

thủy sản nhưng vẫn còn phù hợp với tiêu chuẩn nước bãi tắm.

Cũng như khu vực đô thị mới Cam Lâm, khu du lịch Cam Lâm trong thời kỳ

mùa mưa có giá trị BOD cao, đã đạt giá trị cực đại 3,0mg/l rất gần ngưỡng xảy ra

tai biến môi trường đối với nuôi trồng thủy sản nhưng vẫn còn phù hợp với tiêu

chuẩn nước bãi tắm. Bên cạnh đó do việc gần với nhà máy đường Cam Ranh nên

càng dễ xảy ra tai biến môi trường khi nhà máy đi vào hoạt động với công suất lớn.

Vì vậy cần tiến hành di dời các lồng, đầm nuôi trồng thủy sản sang khu vực khác.

Khu vực cửa đầm Thủy Triều, trong thời kỳ mùa mưa vì là khu vực có lượng

trao đổi nước mạnh nên nồng độ các chất là không đáng quan ngại. Tuy vẫn có thể

nuôi trồng thủy sản được nhưng do nồng độ NH4 đã vượt chỉ tiêu cho phép có thể

chuyển hóa không tốt vào cơ thể sinh vật, do đó khuyến cáo không nên nuôi trồng

thủy sản vì ảnh hưởng đến chất lượng thủy sản.

Khu vực dân cư Cam Phúc, trong thời kỳ mùa khô và mùa mưa đều có các

giá trị nồng độ các chất rất ổn định đều chưa vượt ½ chỉ tiêu cho phép theo tiêu

chuẩn, là khu vực rất phù hợp với nuôi trồng thủy sản và du lịch.

Khu vực sân bay Cam Ranh, trong thời kỳ mùa khô và trong thời kỳ mùa

mưa đều có nồng độ các chất ổn định, song tiêu chuẩn NH4 cực đại trong 2 mùa đạt

0,12 -0,17 mg/l và giá trị trung binh cũng đã dao động tại ngưỡng tiêu chuẩn cho

phép nuôi trồng thủy sản, do đó việc quy hoạch thành khu du lịch và đô thị như quy

hoạch của tỉnh là phù hợp.

Khu vực cảng Ba Ngòi, trong thời kỳ mùa mưa các chất đều có nồng độ ổn

định do khả năng trao đổi nước khá mạnh với cửa vịnh. Các chất đều có giá trị dao

động dưới mức cho phep đối với tiêu chuẩn cho phép về nước dùng cho bãi tắm.

Nhưng do nằm trong khu vực có hoạt động kinh tế khá nhộn nhịp do đó nồng độ

NH4 cực đại cũng đã vượt ngưỡng cho nuôi trồng thủy sản. Do đó khuyến cáo di

108

chuyển các khu vực nuôi trồng thủy sản ở xung quanh khu vực cảng Ba Ngòi đến

nơi khác.

Khu vực cửa vịnh Cam Ranh, trong thời kỳ mùa mưa, do trao đổi trực tiếp

với vùng nước bên ngoài vịnh nên hầu hết các chất đều ở trong phạm vi chỉ tiêu cho

phép, phù hợp với định hướng quy hoạch thành vùng du lịch.

Khu vực nuôi trồng thủy sản Cam Thịnh Đông, trong thời kỳ mùa mưa, là

khu vực duy nhất có các giá trị nồng độ các chất phù hợp nhất cho nuôi trồng thủy

sản do đó khuyến cáo không nên phát triển thêm khu đô thị và công nghiệp vì có thể

ảnh hưởng đến nuôi trồng thủy sản của khu vực.

109

Bảng 3.13: Giá trị cực đại, cực tiểu và trung bình các yếu tố tính toán tại các vị trí tuyến

điểm, tháng 05/2011, thời kỳ mùa khô, kỳ triều cường.

Tên

điêm

BOD (mg/l) DO (mg/l)

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

CVCR 0.498 0.80421 0.61806 4 6 5.24047 6.37011 5.91471 trên 6 trên 5

CBN 0.50491 0.79205 0.62999 4 6 4.74965 5.74595 5.17159 trên 6 trên 5

DCCP 0.51762 0.80802 0.64434 4 6 4.69979 5.89252 5.1921 trên 6 trên 5

CTD 0.61838 0.86441 0.73838 4 6 4.96907 5.80225 5.31103 trên 6 trên 5

CDTT 0.51098 1.14594 0.67599 4 6 5.33164 6.43458 5.75891 trên 6 trên 5

SBC 0.47414 0.8285 0.62714 4 6 5.19961 6.0945 5.58505 trên 6 trên 5

DLCL 0.79532 1.80446 1.32389 4 6 5.16322 6.86534 5.75607 trên 6 trên 5

DTCL 0.98918 1.88525 1.38231 4 6 5.16302 6.91657 5.6281 trên 6 trên 5

Tên

điêm

NH4-N (mg/l) PO4-P (mg/l)

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

CVCR 0.98686 1.11814 1.06778 0.1 0.5 0.02712 0.1516 0.05905 0.1 0.2

CBN 0.97882 1.11941 1.04362 0.1 0.5 0.01216 0.20141 0.1123 0.1 0.2

DCCP 0.95438 1.09571 1.02826 0.1 0.5 0.02087 0.19785 0.11444 0.1 0.2

CTD 0.90579 1.17207 1.0476 0.1 0.5 0.00371 0.1976 0.11228 0.1 0.2

CDTT 0.82327 1.05007 0.93563 0.1 0.5 0.01738 0.18663 0.10862 0.1 0.2

SBC 0.90905 1.07264 0.99382 0.1 0.5 0.03364 0.1785 0.1176 0.1 0.2

DLCL 0.80791 0.99624 0.90697 0.1 0.5 0.00101 0.18954 0.10416 0.1 0.2

DTCL 0.63683 0.95347 0.79835 0.1 0.5 0.00015 0.17353 0.09744 0.1 0.2

Tên

điêm

NO3-N (mg/l)

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

CVCR 0.04522 0.06783 0.05928 2 5

CBN 0.02519 0.04183 0.03221 2 5

DCCP 0.03085 0.03791 0.03509 2 5

CTD 0.02653 0.05282 0.04331 2 5

CDTT 0.03233 0.05664 0.04646 2 5

SBC 0.05361 0.06392 0.05824 2 5

DLCL 0.03828 0.06039 0.05049 2 5

DTCL 0.03222 0.044 0.03683 2 5

110


điểm, tháng 05/2011, thời kỳ mùa khô, kỳ triều kiệt.

Tên

điêm


Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

CVCR 0.5056 0.80421 0.62307 4 6 5.23708 6.50515 5.95618 trên 6 trên 5

CBN 0.50074 0.79205 0.62936 4 6 4.76942 5.74597 5.17759 trên 6 trên 5

DCCP 0.51664 0.80802 0.64239 4 6 4.68958 5.89253 5.18376 trên 6 trên 5

CTD 0.59905 0.86442 0.74065 4 6 4.9868 5.80227 5.31013 trên 6 trên 5

CDTT 0.45813 0.79085 0.60667 4 6 5.30764 6.26543 5.70958 trên 6 trên 5

SBC 0.46804 0.8285 0.62705 4 6 5.04473 6.09453 5.52989 trên 6 trên 5

DLCL 0.7851 1.80446 1.26295 4 6 5.22316 6.86535 5.77393 trên 6 trên 5

DTCL 0.99136 1.88525 1.38499 4 6 5.21173 6.91642 5.69421 trên 6 trên 5

Tên

điêm


Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

CVCR 0.97449 1.12005 1.05054 0.1 0.5 0.02985 0.15597 0.06802 0.1 0.2

CBN 0.96136 1.11941 1.04513 0.1 0.5 0.01216 0.2004 0.11221 0.1 0.2

DCCP 0.94958 1.09571 1.02985 0.1 0.5 0.02087 0.19756 0.11474 0.1 0.2

CTD 0.91912 1.17207 1.04869 0.1 0.5 0.00371 0.19805 0.11193 0.1 0.2

CDTT 0.81776 1.05006 0.94056 0.1 0.5 0.01997 0.19597 0.1152 0.1 0.2

SBC 0.9135 1.07263 0.98401 0.1 0.5 0.03364 0.19388 0.121 0.1 0.2

DLCL 0.83308 1.00174 0.9215 0.1 0.5 0.00101 0.1904 0.10432 0.1 0.2

DTCL 0.61692 0.95338 0.77402 0.1 0.5 0.00015 0.1754 0.09641 0.1 0.2

Tên

điêm

NO3-N (mg/l)

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

CVCR 0.04717 0.05815 0.05419 2 5

CBN 0.026 0.03959 0.0319 2 5

DCCP 0.03183 0.03804 0.03509 2 5

CTD 0.02653 0.05218 0.04298 2 5

CDTT 0.04043 0.05907 0.04965 2 5

SBC 0.05361 0.06123 0.05745 2 5

DLCL 0.03828 0.06074 0.0513 2 5

DTCL 0.03059 0.03973 0.03384 2 5

111


điểm, tháng 10/2011, thời kỳ mùa mưa, kỳ triều cường.

Tên

điêm


Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

CVCR 0.4781 0.9785 0.6362 4 6 5.8923 6.2492 5.9675 trên 6 trên 5

CBN 0.63721 0.96107 0.78221 4 6 5.89133 6.17247 6.01587 trên 6 trên 5

DCCP 0.62185 0.96485 0.80029 4 6 5.89566 6.27822 6.08882 trên 6 trên 5

CTD 0.61044 1.47153 0.99768 4 6 5.82381 6.27205 5.97562 trên 6 trên 5

CDTT 0.68751 1.5605 1.05055 4 6 5.97895 6.37432 6.17427 trên 6 trên 5

SBC 0.6208 0.96943 0.77777 4 6 5.99518 6.25401 6.10606 trên 6 trên 5

DLCL 1.22022 3.06492 2.10596 4 6 6.14504 7.90125 6.58797 trên 6 trên 5

DTCL 1.63466 2.78134 2.16252 4 6 6.01332 7.25201 6.45708 trên 6 trên 5

Tên

điêm


Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

CVCR 0.0488 0.1712 0.1062 0.1 0.5 0.0062 0.0563 0.0326 0.1 0.2

CBN 0.05318 0.12589 0.09182 0.1 0.5 0.0526 0.06733 0.05601 0.1 0.2

DCCP 0.03983 0.12644 0.08963 0.1 0.5 0.04417 0.05119 0.04851 0.1 0.2

CTD 0.08048 0.11024 0.10198 0.1 0.5 0.02821 0.06708 0.0484 0.1 0.2

CDTT 0.03769 0.10912 0.08092 0.1 0.5 0.05129 0.08731 0.06349 0.1 0.2

SBC 0.08002 0.11779 0.10357 0.1 0.5 0.03074 0.0457 0.03844 0.1 0.2

DLCL 0.01153 0.17132 0.11606 0.1 0.5 0.04906 0.09763 0.06911 0.1 0.2

DTCL 0.00478 0.11359 0.07734 0.1 0.5 0.03958 0.04737 0.0422 0.1 0.2

Tên

điêm

NO3-N (mg/l)

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

CVCR 0.0997 0.1092 0.1063 2 5

CBN 0.08116 0.09789 0.08926 2 5

DCCP 0.0877 0.10433 0.0949 2 5

CTD 0.06737 0.0912 0.08094 2 5

CDTT 0.10093 0.1153 0.11158 2 5

SBC 0.10714 0.11582 0.1119 2 5

DLCL 0.08923 0.12613 0.11185 2 5

DTCL 0.07469 0.098 0.08751 2 5

112


điểm, tháng 10/2011, thời kỳ mùa mưa, kỳ triều kiệt.

Tên

điêm


Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

CVCR 0.4448 0.97846 0.59618 4 6 5.91105 6.26015 5.98448 trên 6 trên 5

CBN 0.63409 0.94232 0.77994 4 6 5.88842 6.12744 6.02076 trên 6 trên 5

DCCP 0.64675 0.96485 0.80142 4 6 5.91297 6.26752 6.09809 trên 6 trên 5

CTD 0.60933 1.47153 0.98083 4 6 5.81081 6.26473 5.96764 trên 6 trên 5

CDTT 0.71896 1.63678 1.09168 4 6 6.04772 6.46997 6.19802 trên 6 trên 5

SBC 0.61814 0.96943 0.77963 4 6 5.95136 6.24283 6.1043 trên 6 trên 5

DLCL 1.53868 2.98887 2.26764 4 6 6.08301 7.69935 6.66198 trên 6 trên 5

DTCL 1.6354 2.78134 2.16403 4 6 5.9843 7.25206 6.39425 trên 6 trên 5

Tên

điêm


Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

CVCR 0.04032 0.13821 0.09148 0.1 0.5 0.00644 0.0569 0.03612 0.1 0.2

CBN 0.05318 0.12386 0.09141 0.1 0.5 0.05286 0.06919 0.05629 0.1 0.2

DCCP 0.03983 0.12752 0.09055 0.1 0.5 0.04636 0.05353 0.04937 0.1 0.2

CTD 0.08048 0.10889 0.09964 0.1 0.5 0.02939 0.06939 0.05036 0.1 0.2

CDTT 0.03769 0.10087 0.07919 0.1 0.5 0.05475 0.08536 0.06674 0.1 0.2

SBC 0.07816 0.11418 0.09999 0.1 0.5 0.03182 0.04802 0.03923 0.1 0.2

DLCL 0.01154 0.18032 0.12382 0.1 0.5 0.04681 0.08387 0.05929 0.1 0.2

DTCL 0.00478 0.1086 0.07087 0.1 0.5 0.03943 0.0466 0.04179 0.1 0.2

Tên

điêm

NO3-N (mg/l)

Cực

tiêu

Cực

đại

Trung

bình

QCVN

nước

NTTS

QCVN

nước

bãi

tắm

CVCR 0.09933 0.11079 0.10607 2 5

CBN 0.08144 0.0969 0.08942 2 5

DCCP 0.08765 0.10303 0.09442 2 5

CTD 0.06755 0.09134 0.08138 2 5

CDTT 0.09946 0.11459 0.11043 2 5

SBC 0.10739 0.11489 0.11135 2 5

DLCL 0.08722 0.12998 0.11409 2 5

DTCL 0.07386 0.09584 0.08523 2 5

113

Hình 3.66: Biểu đồ biểu diễn các giá trị cực đại, cực tiểu và trung bình các yếu tố tính

toán tại các vị trí tuyến điểm, tháng 05/2011, thời kỳ mùa khô, kỳ triều cường.

114

115


toán tại các vị trí tuyến điểm, tháng 05/2011, thời kỳ mùa khô, kỳ triều kiệt.

116

117

118


toán tại các vị trí tuyến điểm, tháng 10/2011, thời kỳ mùa mưa, kỳ triều cường.

119

120


toán tại các vị trí tuyến điểm, tháng 10/2011, thời kỳ mùa mưa, kỳ triều kiệt.

121

122

123

KẾT LUẬN

Qua các kết quả thu được từ mô hinh tính toán, trên cơ sở phân tích, thống

kê, tác giả đưa ra một số kết luận sau:

- Việc sử dụng gói công cụ MIKE đã đáp ứng được mục tiêu và nội dung đặt

ra trong luận văn. Các kết quả tính toán từ mô hinh đã mô phỏng được các

quá trình dòng chảy, quá trình lan truyền các chất gây ô nhiễm khu vực vịnh

Cam Ranh từ các nguồn thải.

- Dòng chảy khu vực vịnh Cam Ranh chủ yếu là dòng triều và chịu sự tác

động của chế độ gió mùa trên khu vực này. Trường phân bố dòng chảy từ

cửa vịnh truyền vào chi làm hai hướng từ đông nam lên phía bắc truyền vào

đầm thủy triều và từ phía đông nam sang tây nam truyền vào vịnh chính.

Trong thời gian triều lên và triều xuống có xuất hiện xoáy thuận tại khu vực

giữa vịnh chính.

- Trong thời kỳ mùa khô, các thành phần vật chất gây ô nhiễm khu vực vịnh

Cam Ranh không ảnh hưởng tới chất lượng các bãi tắm dọc theo bãi biển

Cam Ranh, nhưng đã bắt đầu xuất hiện dấu hiệu đạt ngưỡng giới hạn các chỉ

tiêu ô nhiễm từ khu vực cảng Ba Ngòi đến khu vực nhà máy chế biến thực

phẩm trong bán kính 2km. Trong thời kỳ mùa mưa, chỉ tiêu các chất cũng

tiệm cận giới hạn cho phep nhưng có phần đáng quan ngại hơn mùa khô vi

sự lan truyền các chất gây ô nhiễm đã vươn tới các khu bãi tắm và khu vực

dân sinh xung quanh khu vực nói trên trong phạm vi khá lớn.

- Theo tiêu chuẩn chất lượng nước nuôi trồng thủy sản thì khu vực vịnh Cam

Ranh có nhiều khu vực ven bờ đã bị ô nhiễm NH4, điển hình như các khu

vực cảng Ba Ngòi, sân bay Cam Ranh và cửa đầm Thủy Triều.

- Do các yếu tố chủ quan của các nhà qui hoạch nhằm phục vụ sự phát triển

của thành phố Cam Ranh và các yếu tố khách quan do đặc điểm khí tượng

thủy văn, địa hình, cấu tạo địa chất chủ yếu là cát nên lượng nước các sông

truyền vào vịnh là rất thấp, sự ảnh hưởng từ các cửa sông tới chất lượng nước

124

các bãi tắm trong cả 2 mùa mưa và khô là không đáng kể. Nhưng khả năng

truyền nước ngọt từ địa hình xung quanh vào vịnh qua con đường nước ngầm

là rất lớn nhưng do hạn chế về điều kiện số liệu và mô hình nên hiện tác giả

vẫn chưa tính toán được.

- Tuy còn một số hạn chế, song các kết quả nghiên cứu trong luận văn cũng đã

góp phần làm sáng tỏ thêm bức tranh thủy động lực – môi trường tại vịnh

Cam Ranh. Góp phần giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường, quy hoạch,

sử dụng và khai thác hợp ly tài nguyên môi trường.

KIẾN NGHỊ

Mặc dù hiện trạng môi trường của vịnh Cam Ranh hiện nay chưa vượt

ngưỡng các chỉ tiêu cho phep song cũng đã rất đáng quan ngại. Nhiều yếu tố môi

trường đã bắt đầu tiệm cận ngưỡng giới hạn như nội dung nghiên cứu của luận văn

đã trinh bày. Do đó trong các bản qui hoạch thành phố trong tương lai cần thiết phải

bổ sung thêm các nhà máy xử lý chất thải và nước thải để xử ly trước khi đổ vào

vịnh tránh trường hợp như hiện nay phần lớn là xả trực tiếp vào vịnh. Bên cạnh đó,

địa hình chủ yếu là cát nên khả năng thấm nước trong mùa mưa rất cao nên cần phải

có nghiên cứu về chất lượng nguồn nước ngầm đổ vào vịnh nhằm phản ánh chính

xác hơn nữa chất lượng môi trường vịnh Cam Ranh. Ngoài ra, do giới hạn về kinh

phí và khả năng chuyên môn nên chưa có được số liệu chính xác và toàn diện hơn

về mặt không gian và thời gian nhằm tiếp tục nghiên cứu sâu hơn để tiến tới xây

dựng các kịch bản lan truyền vật chất ô nhiễm tại một số vị trí nhạy cảm đưa ra các

dự báo, cảnh báo, tư vấn cho các ngành nghề liên quan đến môi trường biển.

125

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Đoàn Văn Bộ (2001), “Hóa học biển”, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.

2. Bùi Hồng Long - Trần Văn Chung (2006), “Tính toán thử nghiệm dòng chảy ba

chiều (3-D) cho vùng vịnh Vân Phong”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ

biển, 6(1), tr. 12-27.

3. PGS.TS Bùi Hồng Long, ThS. Nguyễn Hữu Huân (2011), “Nghiên cứu khả

năng tự làm sạch, đề xuất các giải pháp nhằm bảo vệ và cải thiện chất

lượng môi trường đầm Thủy Triều - vịnh Cam Ranh”.

4. GS.TS Mai Trọng Nhuận (2008), “Điều tra đánh giá tài nguyên môi trường các

vũng vịnh trọng điểm ven bờ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ

môi trường”.

5. Phạm Văn Thơm (2005), “Hiện trạng môi trường vịnh Cam Ranh”.

6. Phạm Văn Thơm (2008), “Điều tra đánh giá hiện trạng môi trường vịnh Cam

Ranh làm cơ sở phát triển kinh tế”.

7. UBND tỉnh Khánh Hòa (2003), “Địa chí Khánh Hòa”, NXB Chính trị quốc gia.

8. UBND tỉnh Khánh Hòa (2010), “Quy hoạch phát triển tỉnh Khánh Hòa đến

năm 2015 ”.

9. Sở khoa học và công nghệ tỉnh Khánh Hòa (2004), “Đặc điểm khí hậu – thủy

văn tỉnh Khánh Hòa”.

10. http://www.khanhhoa.gov.vn

Tiếng Anh

11. Mike Flow model (DHI 2007), Hydronamic module: Scientific Documentation.

12. Mike Flow model (DHI 2007), ECO Lab module: Scientific Documentation.

http://www.khanhhoa.gov.vn/

Documents

mô phỏng quá trình lan truyền vật chất ô nhiễm dưới tác động của